Eucomis autumnalis is meer dan alleen een plant - het kan een rol spelen in de biomedische technologie. Gurcharan Singh / Shutterstock

De laatste jaren is er een toename geweest van biomedische engineeringtechnieken die verloren weefsel en botten kunnen herstellen. Als u bijvoorbeeld een auto-ongeluk heeft gehad, zijn er manieren om het verloren lichaamsdeel of beschadigde weefsels te herstellen of te repareren. Soms ondergaan patiënten een chirurgische reconstructie; soms worden ze uitgerust met medische hulpmiddelen zoals platen in hun knieën of heupen.

Maar deze benaderingen hebben beperkingen. Een daarvan is dat een stalen plaat niet echt de functies van beschadigde weefsels of verloren botten kan nabootsen, zodat u mobiliteit en flexibiliteit kunt verliezen. Een andere is dat deze technieken vaak meerdere pijnlijke operaties en langdurig ziekenhuisverblijf met zich meebrengen. Dat kost de individuele patiënt niet alleen veel tijd en geld; het plaatst ook een last op een land gezondheidszorg systeem en zijn economie.

Er is een alternatief: weefsel engineering en regeneratieve geneeskunde. Dit proces begon ongeveer drie decennia geleden en bouwt vaak voort op bestaande bevindingen om nieuwe benaderingen te testen. Het heeft als doel biologische processen te reactiveren om producten te vormen die kunnen helpen bij botregeneratie en weefselverlies veroorzaakt door trauma.

Wij behoren tot de onderzoekers die op dit gebied werkzaam zijn. We denken dat medicinale planten op zijn minst een deel van de antwoorden op de hierboven beschreven beperkingen kunnen bevatten. We hebben twee planten bestudeerd die vaak worden gebruikt door traditionele Zuid-Afrikaanse genezers en kruidkundigen om botbreuken te behandelen en pijn veroorzaakt door artrose te verlichten.

Onze studies hebben positieve resultaten opgeleverd in het laboratorium. Dit suggereert dat verbindingen uit deze medicinale planten een waardevolle manier kunnen bieden om botregeneratie en weefselverlies te ondersteunen bij mensen die aan trauma hebben geleden.

Hoe het werkt

Weefseltechniek en regeneratieve geneeskunde zijn gebaseerd op drie belangrijke vereisten die samenwerken: signalen van lichaamsweefsels en -organen, reagerende stamcellen en steigers.

steigers zijn materialen die werken met biologische systemen voor het evalueren, behandelen, vergroten of vervangen van weefsels of functies van het lichaam, zoals volwassen botstamcellen, kraakbeen, huidcellen en hersencellen en neuronen.

Deze steigers zijn bedoeld om het gedrag van de celfase te repareren of aan te passen - dat wil zeggen hoe de cellen reageren tijdens ontwikkelingsprocessen zoals vormvorming. Steigers dienen ook als sjablonen, die de ontwikkeling van nieuwe weefsels begeleiden door hen de juiste route te laten volgen en ervoor te zorgen dat cellen de voedingsstoffen krijgen die ze nodig hebben. Maar de meeste steigerbiomaterialen die in klinische omgevingen worden gebruikt, kruisen niet al deze vakjes.

Daarom zijn onderzoekers op zoek naar alternatieven. En dat is waar medicinale planten binnenkomen.

Veelbelovende planten

Geneeskrachtige planten hebben lang gespeeld een integrale rol in veel culturen. Hun rol in weefselconstructies blijft grotendeels onontgonnen. Maar aangezien geneeskrachtige planten waarde hebben gevonden in wond genezen, farmaceutische en verouderende therapieën, het spreekt voor zich dat ze ook op ons gebied nuttig kunnen zijn.

We hebben ons onderzoek uitgevoerd op de afdeling biomedische wetenschappen van de Tshwane University of Technology in Zuid-Afrika. Het land is thuis tot een tiende van alle plantensoorten ter wereld - dat is 25 000 bekende plantensoorten. We hebben ons op twee gericht: Eucomis autumnalis, gewoonlijk ananaslelie genoemd, en Pterocarpus angolensisof wild teak.

Het geslacht Eucomis autumnalis wordt al eeuwen gebruikt om fracturen te genezen. Tegenwoordig wordt het vaak gebruikt als een kruidenmiddel voor postoperatief herstel en wond genezen. Pterocarpus angolensis, ondertussen, bevordert de vorming van kraakbeen en reguleert collageen, een stof die rijk is aan menselijk bot en kraakbeen.

We hebben deze planten gecombineerd met steigers en vetcellen van varkens. We ontdekten dat de twee planten die we hadden geïdentificeerd voor laboratoriumtesten geactiveerde lichaamscellen en verbeterde botvorming testten. Ze hebben ook een beter werk gedaan van steigers in combinatie met relevante signalen en stamcellen. En ze waren goed in het genezen van wonden in vitro - dat wil zeggen in het laboratorium.

Onze volgende stap is om ons werk uit te voeren op diermodellen en met vele andere medicinale planten met vergelijkbare eigenschappen als degene die we gebruikten.

De weg vooruit

Dit zijn opwindende bevindingen, omdat ze suggereren dat het opnemen van medicinale planten met de relevante eigenschappen in biomedische engineering een goede manier zou kunnen zijn om de beperkingen van de huidige benaderingen aan te pakken.

Ten eerste kan het gebruik van medicinale planten de behandelingskosten verlagen omdat het economisch en gemakkelijk toegankelijk is. Ten tweede kan het ervoor zorgen dat patiënten na een procedure niet zo lang in het ziekenhuis hoeven door te brengen vanwege de versnelde botvorming en celactivering en er is een bijkomend voordeel aan deze onderzoekslijn: een economische bloei voor Zuid-Afrika.

De waarde van biomedische steigers wordt voorspeld te bereiken $ 1.5 miljard door 2024. Als van sommige medicinale planten van Zuid-Afrika wordt gevonden dat ze bot- en weefseltechniek en regeneratietechnieken ondersteunen, zou het land op zijn minst een deel van de wereldwijde markt voor biomateriaal kunnen omkeren.

Over de auteurs

Franca Nneka Alaribe, Postdoctoral Research Fellow bij Biomedical Science Department, Tshwane University of Technology en Keolebogile Shirley Motaung, hoogleraar Tissue Engineering, Tshwane University of Technology

Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanaf The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees de originele artikel.