Heithem Ben Amara: Biologiskt nedbrytbara implantat och vävnadsläkning

HEITHEM BEN AMARA
Disputation: 17 november 2023 (klicka för mer info)
Doktorsavhandling: Biodegradable magnesium implants, immunomodulation, and tissue repair/regeneration
Ämnesområde: Biomaterialvetenskap
Sahlgrenska akademin, Institutionen för kliniska vetenskaper

Vad är bakgrunden till din avhandling?
– I över 100 år har vi använt metallimplantat, så som rostfritt stål eller titan, för att stabilisera och reparera brutna ben. När de har uppfyllt sitt syfte tas de ofta bort. Men nu finns en trend att använda implantat av magnesium som bryts ner i kroppen och frigör joner och gas, säger Heithem Ben Amara, tandläkare från Tunisien.

Han kom till Göteborg för doktorandstudier efter en master i parodontologi i Sydkorea.

– De långsiktiga effekterna av magnesiumimplantat är välkända, men de tidiga biologiska reaktionerna i kroppen är fortfarande ett mysterium. Vissa tror att dessa implantat är inflammationshämmande. Men detta motsägs av den tillfälliga övergående inflammation som ofta uppstår kring gasbubblorna som skapas i implantatets nedbrytningsprocess.

Magnesium vs titan

Vad handlar din forskning om i korthet?
– Vi ville se hur mjukvävnaden och benen i kroppen reagerar initialt när magnesiumimplantat används, och hur de läker efteråt. Jämfört med det vanligt använda icke nedbrytbara titanimplantatet så utvärderade vi två olika typer av magnesium, rent och legerat, för att förstå hur läkprocessen i ben sker. Legeringen används redan kliniskt på patienter, säger Heithem Ben Amara.

Gemensam europeisk insats

Han har gjort sina doktorandstudier inom det internationella nätverket ”MgSafe” som ingår i det europeiska forskningsprogrammet Marie Skłodowska-Curie Actions.

– I MgSafe var vi 15 doktorander knutna till 12 institutioner från olika delar av Europa. Vi arbetade tillsammans för att utforska de biologiska reaktionerna på magnesiumimplantat, säger Heithem Ben Amara och fortsätter:

– Avdelningen för biomaterialvetenskap vid Göteborgs universitet är världsberömd för sin banbrytande forskning på titanimplantat. Så genom att använda deras väldokumenterade in vivo-modeller och analytiska metoder kunde vi zooma in på cellreaktioner kring magnesiumimplantat.

Vilka är dina viktigaste fynd?
– Att magnesium hjälper mjukvävnad och ben att läka bättre än det vanligtvis använda titanet. Det reducerar den fibrösa inkapslingen i mjukvävnad och ökar bentillväxten vid implantatytan. I motsats till vad många tror, sker detta inte efter en initial minskning av inflammationen utan i stället efter en övergående ökning av inflammationen.

Olika påverkan på benläkning

Heithem Ben Amaras avhandling visar också att olika typer av magnesium kan påverka benläkningen olika.

– Till skillnad från titan och kliniskt använt magnesium ledde rent magnesium till ansamling av fett i benmärgen på ett sätt som inte rapporterats tidigare. Det hämmade också mognaden av benvävnad kring implantatet. Vi tror att detta beror på en ihållande låggradig inflammation som orsakas av den höga nerbrytningshastigheten hos rent magnesium jämfört med legeringen.

Vilken praktisk nytta kan dessa resultat ge?
– Jag tycker att vi bör följa upp patienter med magnesiumimplantat mer noggrant, särskilt deras benmärg och det nya ben som bildas på ytan av dessa implantat.

”Mystiska gasbubblor”

– Vi tittade också närmare på de där mystiska gasbubblorna som bildas runt implantaten. Det pågår en debatt om hur dessa bubblor påverkar läkningen, så vi studerade cellerna kring dem, säger Heithem Ben Amara, och tillägger:

– Vi fann att dessa celler har ett inflammatoriskt beteende. De ”känner” uppenbarligen trycket från gasbubblorna eftersom de uttrycker det mekanosensitiva proteinet PIEZO1. Dessa inflammatoriska och mekanosensitiva effekter av gasbubblorna kring magnesiumimplantatet kan spela en roll för hur vävnaden läker och mognar.

Text: Jakob Lundberg