Nanoselluloosan mahdollisuudet luun kudosteknologiassa

Abstract

Luun vauriot voivat aiheutua tapaturmista, ikääntymisestä, sairauksista tai kasvaimista. Luu kykenee kuitenkin parantumaan itsestään ja vaurioituneen kudoksen tilalle pystytään luomaan uutta luukudosta ajan kanssa. Luun parantuminen itsestään rajoittuu kuitenkin pienempiin vaurioihin, joten isommat, ns. kriittisen koon ylittävät luuvauriot ja luupuutokset vaativat kliinistä hoitoa. Luusiirteet ja keinotekoiset implantit ovat yleisimpiä isompien luuvaurioiden hoitomuotoja. Vaikka nämä perinteiset hoitomenetelmät ovat olleet käytössä jo pitkään, uudet biomateriaalit, kuten nanoselluloosa tarjoavat lupaavia mahdollisuuksia parantaa hoitomuotoja entisestään. Biomateriaalit ovatkin olennainen osa nykyaikaista luun kudosteknologiaa, ja ne tarjoavat uudenlaisia ratkaisuja luuvaurioiden hoitoon.

Nanoselluloosa on nanomittakaavan materiaalia, jota eristetään selluloosasta. Sitä voidaan valmistaa esimerkiksi puupohjaisesta sellusta, puuvillasta tai sokeriruo’osta. Myös tietyt bakteerit kykenevät valmistamaan luonnostaan selluloosaa. Nanoselluloosa voidaan luokitella sen muodon ja valmistustavan perusteella. Kolme nanoselluloosan päämuotoa ovat nanoselluloosakuitu (engl. cellulose nanofibril, CNF), nanoselluloosakide (engl. cellulose nanocrystal, CNC), ja bakteeriperäinen nanoselluloosa (engl. bacterial nanocellulose, BNC). Nanoselluloosan valmistus perustuu sen mekaaniseen erottamiseen selluloosan muista komponenteista, kuten ligniinistä, hemiselluloosasta ja raakamateriaalin muista epäpuhtauksista. Lisäksi raakamateriaalia käsitellään kemiallisesti, jotta nanoselluloosaa saadaan muodostettua.

Selluloosalla ja luukudoksella on samankaltaisia rakenteellisia ja mekaanisia ominaisuuksia. Selluloosa on helposti muokattava materiaali, joten sen ominaisuuksia voidaan muuttaa mukailemaan esimerkiksi luusolujen tarpeita. Nanoselluloosan osoitettu olevan materiaalina osteokonduktiivinen eli se tarjoaa sopivan kasvualustan luusoluille kiinnittyä ja jakaantua. Lisäksi nanoselluloosa toimii osteoinduktiivisesti eli se edistää luun mesenkymaalisten kantasolujen erilaistumista osteoblasteiksi, ja siten nopeuttaa luun paranemista. Nanoselluloosa ei ole toksinen elimistölle, eikä se aiheuta helposti hylkimisreaktioita. Nämä ominaisuudet tekevätkin nanoselluloosasta bioyhteensopivan luun kanssa.

Luukudoksen lisäksi nanoselluloosaa on pyritty hyödyntämään muussakin kudosteknologiassa, ja esimerkiksi haavan hoidossa nanoselluloosa on jo kliinisessä käytössä. Nanoselluloosa onkin lupaava tulevaisuuden biomateriaali, joka tarjoaa uusia mahdollisuuksia uusiin kudosteknologisiin hoitomuotoihin.