Bot maken in het laboratorium
Geplaatst: 27 oktober, 2010
Onderzoekers van de TU Eindhoven zijn er voor het eerst in geslaagd om
gecontroleerd botgroei te laten plaatsvinden in het laboratorium en dit
proces gedetailleerd in beeld te brengen. De resultaten verschijnen in
de decembereditie van het wetenschappelijke tijdschrift Nature
Materials.
Nico Sommerdijk. Foto: Bart van Overbeeke.
Botgroei
Bot bestaat uit collageenvezels (bindweefsel), met daarin het mineraal
calciumfosfaat, in de vorm van nanokristallen. Het team van dr. Nico
Sommerdijk (faculteit Scheikundige Technologie), dat bestaat uit
onderzoekers van de TU/e en de University of Illinois, wist de groei
van calciumfosfaat in collageen, zoals die ook plaats vindt in ons
lichaam, na te doen in het laboratorium.
Mal
Het werd lang gedacht dat het collageen alleen een mal is voor het
calciumfosfaat, en dat de botvorming wordt gestuurd door speciale
biomoleculen. Maar de beelden die de onderzoekers maakten, laten zien
dat de collageenvezels zelf de groei van het mineraal controleren, en
daarmee dus de botgroei stuurt. De biomoleculen blijken een andere rol
te hebben in het proces: ze houden het calciumfosfaat in oplossing
totdat de mineraalgroei begint. Op YouTube staat een animatiefilmpje
dat het proces uitlegt.
Ingevroren
Het team maakte beelden van dit proces met een zeer bijzondere
elektronenmicroscoop, de cryoTitan. Deze stelt de onderzoekers in staat
monsters te bekijken die zeer snel ingevroren zijn, waardoor een proces
stil wordt gezet en in stapjes kan worden bekeken. De cryoTitan heeft
een extreem hoge resolutie; hij kan zelfs individuele atomen
onderscheiden.
Nieuwe implantaten
Een Italiaans onderzoeksinstituut (ISTEC) is al begonnen nieuwe
botimplantaten te ontwikkelen, met de kennis die Sommerdijk en zijn
post-doc Fabio Nudelman hebben opgedaan. De groep van Sommerdijk zet
deze stap richting productie bewust zelf niet: "Op gebied van botgroei
hebben we de grote stappen gezet. Maar het gaat ons om begrijpen, niet
om produceren."
Nieuwe richting
De nieuwe kennis over botgroei heeft de deur geopend naar een nieuw
onderzoeksgebied voor de groep van Sommerdijk. Hij heeft goede hoop om
met dezelfde principes allerlei nanomaterialen te kunnen maken.
Sommerdijk en Nudelman beginnen met magnetiet, een magnetisch materiaal
dat als biomarker of in data-opslag gebruikt kan worden. Maar de
ambitie reikt nog verder. Sommerdijk: "Ik ben er ernstig van overtuigd
dat we met deze principes van alles kunnen maken." Hij is dan ook
enthousiast over het nieuwe onderzoeksgebied. "De biomimetische vorming
van magnetische materialen is een nieuw gebied, dat nog helemaal open
ligt."
NWO
Sommerdijk kreeg begin dit jaar een Vici-subsidie toegekend van NWO (de
Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek). De
Vici-subsidies zijn voor wetenschappers die hebben aangetoond met
succes een eigen vernieuwende onderzoekslijn tot ontwikkeling te kunnen
brengen. De subsidie bedraagt anderhalf miljoen euro over vijf jaar. In
2003 kreeg Sommerdijk ook al een Vidi-subsidie van NWO.
Nature Materials
Het artikel over de resultaten staat vanaf 24 oktober online op de
website van Nature Materials, en zal in de decembereditie staan van dit
tijdschrift.
Technische Universiteit Eindhoven