Die Superkraft der Geckos, abgetrennte Gliedmaßen zu regenerieren, inspiriert die menschliche „regenerative Medizin“

Erinnern Sie sich noch an den kleinen Gecko, der in „Der kleine Gecko leiht sich seinen Schwanz“ seinen Schwanz verlor?

Der kleine Gecko lieh sich von überall her einen Schwanz, stellte am Ende jedoch überrascht fest, dass ihm ein neuer Schwanz gewachsen war. Finden Sie diese „Superkraft“ des kleinen Geckos erstaunlich?

Diese „Superkraft“ ist eigentlich „Regeneration“.

Besitzen auch wir Menschen solche „Superkräfte“?

Leider lautet die Antwort derzeit nein.

Sie sagen vielleicht: „Nachdem ich mir die Hand aufgekratzt habe, ist die Wunde nach ein paar Tagen verheilt. Ist das nicht Regeneration?“ Zwar verfügen unsere Haut, Knochen usw. über eine gewisse Fähigkeit zur Selbstregeneration und Reparatur nach einer Schädigung, doch die meisten Gewebe und Organe im menschlichen Körper, wie etwa Herz, Nerven und Knorpel, verfügen nicht über diese Fähigkeit.

So entstand die „regenerative Medizin“. Materialien für die regenerative Medizin sind ein unverzichtbarer Bestandteil der regenerativen Medizin.

Sie wissen vielleicht bereits, dass Zellen die kleinsten Einheiten des Lebens sind. Wachstum, Differenzierung, Alterung und Tod von Zellen bestimmen den gesamten Lebensverlauf von der Geburt über die Entwicklung bis hin zum Tod.

So wie jeder von uns ein Zuhause hat, existieren Zellen nicht isoliert; Sie müssen sich an bestimmte natürliche Materialien heften, um zu überleben und ihre Funktionen zu erfüllen. Diese natürlichen Materialien werden als „extrazelluläre Matrix“ bezeichnet.

Materialien für die regenerative Medizin sind die neuen „Heime“, die Wissenschaftler für Zellen bauen. Dieses „Zuhause“ kann nicht nur die extrazelluläre Matrix simulieren und eine günstige Umgebung für das Zellwachstum schaffen, sondern auch die Zellen anweisen, ihre eigenen Aufgaben zu erfüllen, wichtige therapeutische „Medikamente“ an die geschädigte Stelle zu transportieren, das Regenerationspotenzial zu aktivieren und so zur Regeneration und Reparatur geschädigter Gewebe und Organe beizutragen.

Darüber hinaus haben Wissenschaftler entdeckt, dass die Eigenschaften der Materialien, aus denen dieses „Zuhause“ gebaut wird, wie etwa seine Zusammensetzung, Struktur und Oberflächeneigenschaften, ebenfalls zu wichtigen Signalen für die „Steuerung“ der Zellen werden können. Mit anderen Worten, diese Materialien verfügen über gewebeinduzierende Eigenschaften und können daher auch als „gewebeinduzierende Biomaterialien“ bezeichnet werden.

Noch erstaunlicher ist, dass dieses „Zuhause“, wenn neues Gewebe und Organe langsam wachsen und seine Aufgabe erfüllt hat, nach und nach abgebaut und ersetzt wird und verschwindet.

Was Sie vielleicht nicht wissen: Hinter dieser Entdeckung stecken über 30 Jahre Beharrlichkeit.

Im Jahr 1990 entdeckten Zhang Xingdong, der Festkörperphysik studierte, und seine Studenten, dass sich ein Stück poröser Kalziumphosphatkeramik, das er unter den Muskeln und der Haut eines Tieres vergraben hatte, tatsächlich in einen echten Knochen „verwandelt“ hatte!

Wie können sich unbelebte Materialien in lebendes Gewebe „verwandeln“?

Wenn dieses Geheimnis gelüftet werden könnte, gäbe es dann nicht für viele Patienten Hoffnung?

Vor diesem Hintergrund verlagerte der bereits 52-jährige Zhang Xingdong seinen Forschungsschwerpunkt entschlossen auf Materialien für die regenerative Medizin.

„Denn das ist es, was das Land braucht.“ sagte Akademiker Zhang Xingdong und erinnerte sich an die damalige Entscheidung.

Nachdem er das gleiche Experiment an fast 200 Tieren durchgeführt hatte, präsentierte Zhang Xingdong 1991 auf dem Weltkongress für Biokeramik in Italien selbstbewusst seine Schlussfolgerung: „Osteoinduktive Biomaterialien“, d. h. unbelebte Biomaterialien, können die Bildung lebender Knochen herbeiführen.

Damals herrschte weltweit die Meinung vor, dass Materialien keine Geweberegeneration herbeiführen könnten. Wie könnte ein unbelebter Gegenstand die Bildung von lebendem Gewebe herbeiführen? Das ist schlicht und ergreifend eine Fantasie! Zhang Xingdongs Trommelfelle waren immer wieder von Zweifeln erfüllt: „Wie kann ein Physikstudent wie er Zellbiologie und Molekularbiologie verstehen? Seine Ideen sind seltsam …“

Zhang Xingdong ließ sich nicht beirren und glaubte stets an seine Schlussfolgerung, da diese „auf meinem echten Experiment und auf Fakten beruhte.“ Um seine Schlussfolgerung zu überprüfen, wurden Experten aus dem Ausland in sein Labor geschickt, um mit ihm Experimente durchzuführen. Am Ende zwangen sie die Fakten zu der Einsicht, dass Zhang Xingdongs Schlussfolgerung richtig war. Zhang Xingdong war der erste Mensch weltweit, der entdeckte und bestätigte, dass ein Material die Knochenbildung anregen kann.

Seitdem hat Zhang Xingdong seine Theorie kontinuierlich bestätigt und weiterentwickelt und weltweit erstmals das Konzept der „gewebeinduzierten Biomaterialien“ vorgeschlagen. Zu diesem Zweck bestand er darauf, viele Experimente durchzuführen: „Wissenschaftliche und technologische Innovationen erfordern kühne Vorstellungskraft, rigorose Experimente und unermüdliche Anstrengungen, die mit Daten und Fakten sprechen. Ich habe nie daran gedacht, aufzugeben!“

Im Jahr 2018 wurden gewebeinduzierende Biomaterialien in die Liste der „Definitionen von Biomaterialien“ des Internationalen Konsenses zur Definition von Biomaterialien aufgenommen. Dabei handelt es sich um die erste international anerkannte Definition von Biomaterialien, die von chinesischen Wissenschaftlern vorgeschlagen wurde. Die aus aller Welt an der Tagung teilnehmenden Experten bezeichneten sie als „Konzept einer neuen Generation von Biomaterialien“.

Basierend auf diesem Konzept haben Wissenschaftler nun verschiedene Materialien für die regenerative Medizin entwickelt, um unsere Haut, Knochen und Knorpel zu reparieren. Einige Wissenschaftler erforschen sogar Materialien, mit denen Nerven, Hornhäute, Blutgefäße und Herzen repariert werden können.

Es scheint, dass der Tag, an dem wir Menschen über „Superkräfte“ wie Geckos verfügen, nicht mehr fern ist. Sind Sie bereit, hart zu arbeiten, um diese Zeit zu verkürzen?

Quelle: Chongqing Industrie-Universität-Forschungszusammenarbeit Förderungsvereinigung

Autor: Pan Fusheng, Mitglied der Chinesischen Akademie für Ingenieurwissenschaften, Professor der Universität Chongqing, Vorsitzender der Chongqing Association for Science and Technology

Rezensionsexperte: Mao Yi, Chefexperte der Chongqing Science Communication Expert Group, Professor am Chongqing Electronic Engineering Vocational College

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