TEDGlobal 2013
Molly Stevens: A new way to grow bone
Molly Stevens: Een nieuwe manier om bot te kweken
Filmed:
Readability: 4.3
1,271,408 views
Wat heb je nodig om nieuw bot aan te maken in grote hoeveelheden? De typische aanpak voor botregeneratie - waarbij bot wordt genomen uit de heup van de patiënt en vervolgens geënt op een andere plaats in het lichaam - is beperkt en kan heel wat pijn met zich meebrengen, tot jaren na de ingreep.
Molly Stevens introduceert in een lezing een nieuwe toepassing met stamcellen die het aangeboren vermogen van het bot om te regenereren, aangrijpt om grote hoeveelheden botweefsel aan te maken op een pijnloze manier.
Molly Stevens - Biomaterials researcher
Molly Stevens studies and creates new biomaterials that could be used to detect disease and repair bones and human tissue. Full bio
Molly Stevens studies and creates new biomaterials that could be used to detect disease and repair bones and human tissue. Full bio
Double-click the English transcript below to play the video.
00:12
As humans, it's in our nature
0
462
1699
Het ligt in de aard van de mens
00:14
to want to improve our health
and minimize our suffering.
and minimize our suffering.
1
2161
3294
om zijn gezondheid te willen verbeteren
en het lijden te verminderen.
en het lijden te verminderen.
Wat het leven ook brengt,
00:17
Whatever life throws at us,
2
5455
1667
00:19
whether it's cancer, diabetes, heart disease,
3
7122
2465
kanker, diabetes
of een hartziekte
of een hartziekte
00:21
or even broken bones, we want to try and get better.
4
9587
3192
of zelfs gebroken botten,
we willen altijd genezen.
we willen altijd genezen.
Ik ben hoofd van
een lab voor biomaterialen
een lab voor biomaterialen
00:24
Now I'm head of a biomaterials lab,
5
12779
2483
00:27
and I'm really fascinated by the way that humans
6
15262
2740
en ik ben enorm gefascineerd
door de creativiteit waarmee mensen
materialen in het lichaam gebruikten
materialen in het lichaam gebruikten
00:30
have used materials in really creative ways
7
18002
2468
00:32
in the body over time.
8
20470
2744
in de loop der tijden.
00:35
Take, for example, this beautiful blue nacre shell.
9
23214
3646
Neem nu bijvoorbeeld dit mooie
blauwe parelmoeren schelpje.
blauwe parelmoeren schelpje.
Dit werd gebruikt door de Maya's
00:38
This was actually used by the Mayans
10
26860
1882
00:40
as an artificial tooth replacement.
11
28742
3539
als een kunsttand.
00:44
We're not quite sure why they did it.
12
32281
1633
We weten de reden er niet van.
00:45
It's hard. It's durable.
13
33914
2576
Het is hard en duurzaam en
00:48
But it also had other very nice properties.
14
36490
4118
het had nog
een paar andere leuke eigenschappen.
een paar andere leuke eigenschappen.
Als je het in het kaakbeen inbracht,
integreerde het erin.
integreerde het erin.
00:52
In fact, when they put it into the jawbone,
15
40608
2280
00:54
it could integrate into the jaw,
16
42888
2907
We weten nu dankzij
heel verfijnde beeldtechnologieën
heel verfijnde beeldtechnologieën
00:57
and we know now with very sophisticated
17
45795
2098
00:59
imaging technologies
18
47893
1673
01:01
that part of that integration comes from the fact
19
49566
2349
dat die integratie deels komt
01:03
that this material is designed
20
51915
1687
doordat dit materiaal is gevormd
01:05
in a very specific way, has a beautiful chemistry,
21
53602
2819
in een bijzondere
en mooie chemische samenstelling
en mooie chemische samenstelling
01:08
has a beautiful architecture.
22
56421
2228
en prachtig opgebouwd is.
01:10
And I think in many ways we can sort of think
23
58649
1752
Het gebruik
01:12
of the use of the blue nacre shell and the Mayans
24
60401
3007
van dit blauwe schelpje door de Maya's
01:15
as the first real application
25
63408
1520
zou voor mij de eerste toepassing
01:16
of the bluetooth technology.
26
64928
2295
van bluetooth-technologie kunnen zijn.
01:19
(Laughter)
27
67223
1462
(Gelach)
01:20
But if we move on and think throughout history
28
68685
4393
Als we verder bekijken hoe mensen,
door de geschiedenis heen
door de geschiedenis heen
01:25
how people have used different
materials in the body,
materials in the body,
29
73078
2984
allerlei materialen gebruikten
in het menselijk lichaam,
in het menselijk lichaam,
01:28
very often it's been physicians
30
76062
1714
ging het vaak om heel vindingrijke artsen.
01:29
that have been quite creative.
31
77776
1392
01:31
They've taken things off the shelf.
32
79168
1968
Ze gebruikten bestaande dingen.
01:33
One of my favorite examples
33
81136
1885
Eén van mijn favoriete voorbeelden
01:35
is that of Sir Harold Ridley,
34
83036
3242
is van Sir Harold Ridley,
01:38
who was a famous ophthalmologist,
35
86278
2138
die een bekend oogarts was,
01:40
or at least became a famous ophthalmologist.
36
88416
2568
of tenminste een bekend oogarts werd.
01:42
And during World War II, what he would see
37
90984
1927
Tijdens de Tweede Wereldoorlog
viel hem iets op
viel hem iets op
01:44
would be pilots coming back from their missions,
38
92911
2852
bij piloten
die terugkwamen van een missie.
die terugkwamen van een missie.
Hij zag in hun ogen
01:47
and he noticed that within their eyes
39
95763
1752
01:49
they had shards of small bits of material
40
97515
2940
fragmenten van een of ander materiaal.
01:52
lodged within the eye,
41
100455
1520
Het interesseerde hem vooral
01:53
but the very interesting thing about it
42
101975
1699
dat dit materiaal geen enkele
01:55
was that material, actually, wasn't causing
43
103674
2293
01:57
any inflammatory response.
44
105967
2013
ontstekingsreactie veroorzaakte.
01:59
So he looked into this, and he figured out
45
107980
2339
Hij deed onderzoek en ontdekte
02:02
that actually that material was little shards of plastic
46
110319
2604
dat het bestond
uit kleine plastic scherfjes
uit kleine plastic scherfjes
02:04
that were coming from the canopy of the Spitfires.
47
112923
2739
afkomstig van de cockpitkap
van de Spitfires.
van de Spitfires.
02:07
And this led him to propose that material
48
115662
2401
Hij stelde dit materiaal voor
02:10
as a new material for intraocular lenses.
49
118063
2762
als een nieuw materiaal
voor intra-oculaire lenzen.
voor intra-oculaire lenzen.
02:12
It's called PMMA, and it's now used
50
120825
2105
Het heet plexiglas
en het wordt vandaag de dag
en het wordt vandaag de dag
02:14
in millions of people every year
51
122930
1802
jaarlijks bij miljoenen mensen gebruikt
om cataract te voorkomen.
om cataract te voorkomen.
02:16
and helps in preventing cataracts.
52
124732
2769
02:19
And that example, I think, is a really nice one,
53
127501
2309
Dit is echt een leuk voorbeeld
02:21
because it helps remind us that in the early days,
54
129810
2435
omdat het er ons aan herinnert
dat in het begin
dat in het begin
02:24
people often chose materials
55
132245
1953
mensen vaak materialen kozen
02:26
because they were bioinert.
56
134198
1885
omdat ze bio-inert waren.
02:28
Their very purpose was to
perform a mechanical function.
perform a mechanical function.
57
136083
3512
Ze voerden een mechanische functie uit
02:31
You'd put them in the body
58
139595
1450
en je gebruikte ze in het lichaam
02:33
and you wouldn't get an adverse response.
59
141045
2164
zonder schadelijke reacties.
02:35
And what I want to show you is that
60
143209
1668
Ik wil jullie laten zien
dat we in de regeneratieve geneeskunde
dat we in de regeneratieve geneeskunde
02:36
in regenerative medicine,
61
144877
1381
zijn afgestapt van het idee
02:38
we've really shifted away from that idea
62
146258
1824
02:40
of taking a bioinert material.
63
148082
1913
om bio-inert materiaal te gebruiken.
02:41
We're actually actively looking for materials
64
149995
2289
We zoeken al actief naar materialen
02:44
that will be bioactive, that will interact with the body,
65
152284
2968
die bioactief zijn,
in wisselwerking met het lichaam,
in wisselwerking met het lichaam,
02:47
and that furthermore we can put in the body,
66
155252
2327
die we bovendien in het lichaam
kunnen stoppen
kunnen stoppen
02:49
they'll have their function,
67
157579
1449
om daar te werken
en dan heel geleidelijk op te lossen.
en dan heel geleidelijk op te lossen.
02:51
and then they'll dissolve away over time.
68
159028
4550
02:55
If we look at this schematic,
69
163578
1933
Als we naar dit schema kijken,
02:57
this is showing you what we think of
70
165511
1601
zien we een typische weefsel-engineering aanpak.
02:59
as the typical tissue-engineering approach.
71
167112
2137
03:01
We have cells there, typically from the patient.
72
169249
2844
We hebben de cellen,
meestal van de patiënt.
meestal van de patiënt.
03:04
We can put those onto a material,
73
172093
1882
We hechten ze aan een stof
03:05
and we can make that material
very complex if we want to,
very complex if we want to,
74
173975
2708
en we maken die stof zo complex
als we willen.
als we willen.
03:08
and we can then grow that up in the lab
75
176708
2170
Dan kweken we
het geheel in het lab,
het geheel in het lab,
03:10
or we can put it straight back into the patient.
76
178878
2515
of we stoppen het
meteen terug in de patiënt.
meteen terug in de patiënt.
03:13
And this is an approach that's
used all over the world,
used all over the world,
77
181393
2451
Deze aanpak bestaat wereldwijd,
03:15
including in our lab.
78
183844
3523
ook in ons laboratorium.
Wat heel belangrijk is
als het om stamcellen gaat,
als het om stamcellen gaat,
03:19
But one of the things that's really important
79
187367
2457
03:21
when we're thinking about stem cells
80
189824
1878
is dat ze natuurlijk tot
vele dingen kunnen uitgroeien,
vele dingen kunnen uitgroeien,
03:23
is that obviously stem cells
can be many different things,
can be many different things,
81
191702
2579
03:26
and they want to be many different things,
82
194281
1764
en dat doen ze ook graag.
Daarom is het belangrijk
om hen te plaatsen
om hen te plaatsen
03:28
and so we want to make sure that the environment
83
196045
1876
03:29
we put them into has enough information
84
197921
2350
in een omgeving
met genoeg informatie
met genoeg informatie
03:32
so that they can become the right sort
85
200271
1996
zodat ze kunnen uitgroeien
tot de juiste soort
gespecialiseerd weefsel.
gespecialiseerd weefsel.
03:34
of specialist tissue.
86
202267
2686
03:36
And if we think about the different types of tissues
87
204953
3063
Als je alle verschillende
soorten weefsels bekijkt
soorten weefsels bekijkt
03:40
that people are looking at regenerating
88
208016
2019
die mensen proberen te regenereren
03:42
all over the world, in all the
different labs in the world,
different labs in the world,
89
210035
2311
wereldwijd, in alle verschillende labs,
03:44
there's pretty much every tissue you can think of.
90
212346
2936
dan zit daar bijna
ieder type weefsel tussen.
ieder type weefsel tussen.
03:47
And actually, the structure of those tissues
91
215282
1622
Al die weefselstructuren
zijn vrij verschillend
zijn vrij verschillend
03:48
is quite different, and it's going to really depend
92
216904
2614
en bepalend is
03:51
on whether your patient has any underlying disease,
93
219518
2418
of je patiënt een onderliggende ziekte
of andere aandoening heeft,
of andere aandoening heeft,
03:53
other conditions, in terms of how
94
221936
3050
om te beslissen
hoe je dat weefsel gaat regenereren.
hoe je dat weefsel gaat regenereren.
03:56
you're going to regenerate your tissue,
95
224986
1561
03:58
and you're going to need to think about the materials
96
226547
1985
Je moet goed nadenken
over de materialen die je gaat gebruiken,
over de materialen die je gaat gebruiken,
04:00
you're going to use really carefully,
97
228532
2054
hun biochemie, hoe ze werken,
04:02
their biochemistry, their mechanics,
98
230586
1725
04:04
and many other properties as well.
99
232311
3738
en nog vele andere eigenschappen.
04:08
Our tissues all have very
different abilities to regenerate,
different abilities to regenerate,
100
236049
3300
Al onze weefsels hebben een
verschillend vermogen om te regenereren.
verschillend vermogen om te regenereren.
04:11
and here we see poor Prometheus,
101
239349
1742
Hier zien we de arme Prometheus,
04:13
who made a rather tricky career choice
102
241091
3093
die een ongelukkige carrièrekeuze maakte,
04:16
and was punished by the Greek gods.
103
244184
2934
en gestraft werd door de Griekse goden.
Men bond hem vast aan een rots.
04:19
He was tied to a rock, and an eagle would come
104
247118
2321
Een arend kwam iedere dag van zijn lever eten.
04:21
every day to eat his liver.
105
249439
1603
Zijn lever groeide elke dag terug aan,
04:23
But of course his liver would regenerate every day,
106
251042
2267
04:25
and so day after day he was punished
107
253309
2272
en zo werd hij dag na dag gestraft
door de goden, een eeuwigheid lang.
04:27
for eternity by the gods.
108
255581
5797
Lever is inderdaad zo vriendelijk
om terug aan te groeien.
om terug aan te groeien.
04:33
And liver will regenerate in this very nice way,
109
261378
3880
04:37
but actually if we think of other tissues,
110
265258
1776
Bij andere weefsels,
04:39
like cartilage, for example,
111
267034
1769
zoals kraakbeen bijvoorbeeld,
04:40
even the simplest nick and you're going to find it
112
268803
2056
kan zelfs de allerkleinste beschadiging
heel moeilijk te regenereren zijn.
04:42
really difficult to regenerate your cartilage.
113
270859
2443
04:45
So it's going to be very different from tissue to tissue.
114
273302
3114
Het verschil van weefsel tot weefsel
is dus groot.
is dus groot.
04:48
Now, bone is somewhere in between,
115
276416
2800
Bot, bijvoorbeeld, ligt ergens tussenin.
04:51
and this is one of the tissues
that we work on a lot in our lab.
that we work on a lot in our lab.
116
279216
2900
Dit is een van de weefsels waarmee
we veel werken in ons lab.
we veel werken in ons lab.
04:54
And bone is actually quite good at repairing.
117
282116
1984
Bot herstelt zich vrij goed.
04:56
It has to be. We've probably all had fractures
118
284100
2013
Dat moet ook wel.
We hebben allemaal
We hebben allemaal
ooit al eens iets gebroken.
04:58
at some point or other.
119
286113
1812
Een van de manieren
04:59
And one of the ways that you can think
120
287925
2157
05:02
about repairing your fracture
121
290082
1689
om een breuk te herstellen
05:03
is this procedure here, called
an iliac crest harvest.
an iliac crest harvest.
122
291771
2827
is deze procedure:
bekkenkam-bottransplantatie.
bekkenkam-bottransplantatie.
05:06
And what the surgeon might do
123
294598
1666
In dat geval neemt de chirurg
05:08
is take some bone from your iliac crest,
124
296264
3195
wat bot weg van je bekkenkam
die precies hier zit,
05:11
which is just here,
125
299459
1378
05:12
and then transplant that
somewhere else in the body.
somewhere else in the body.
126
300837
2524
en transplanteert dat naar
elders in het lichaam.
elders in het lichaam.
05:15
And it actually works really well,
127
303361
1600
Dit werkt zeer goed,
05:16
because it's your own bone,
128
304961
1499
omdat het om je eigen bot gaat,
05:18
and it's well vascularized,
129
306460
1234
en dit goed dooraderd is,
05:19
which means it's got a really good blood supply.
130
307694
2369
goed doorbloed dus.
05:22
But the problem is, there's
only so much you can take,
only so much you can take,
131
310063
2783
Het probleem is dat je
niet al te veel kan wegnemen,
niet al te veel kan wegnemen,
en dat, na deze operatie,
05:24
and also when you do that operation,
132
312846
2923
patiënten flink veel pijn kunnen hebben,
op de aangetaste plaats,
op de aangetaste plaats,
05:27
your patients might actually have significant pain
133
315769
2539
05:30
in that defect site even two
years after the operation.
years after the operation.
134
318308
3241
zelfs tot twee jaar na de operatie.
05:33
So what we were thinking is,
135
321549
1886
We begrijpen uiteraard de enorme behoefte
aan het herstellen van bot,
aan het herstellen van bot,
05:35
there's a tremendous need
for bone repair, of course,
for bone repair, of course,
136
323435
3149
maar deze bekkenkam-aanpak
05:38
but this iliac crest-type approach
137
326584
2487
05:41
really has a lot of limitations to it,
138
329071
2432
heeft toch echt een heleboel beperkingen.
Zouden we botaangroei in het lichaam
05:43
and could we perhaps recreate
139
331503
2234
05:45
the generation of bone within the body
140
333737
2169
misschien naar behoefte kunnen stimuleren
05:47
on demand and then be able to transplant it
141
335906
3315
en het vervolgens transplanteren
05:51
without these very, very painful aftereffects
142
339221
4905
zonder de heel pijnlijke nawerkingen
05:56
that you would have with the iliac crest harvest?
143
344126
3683
van een bekkenkam-transplantatie?
05:59
And so this is what we did, and the way we did it
144
347809
2662
We deden het volgende:
06:02
was by coming back to this typical tissue-engineering approach
145
350471
3338
we grepen terug naar
het bestaande weefselengineering
het bestaande weefselengineering
06:05
but actually thinking about it rather differently.
146
353809
2387
maar vanuit een volledig andere benadering.
06:08
And we simplified it a lot,
147
356196
1919
We vereenvoudigden het sterk
06:10
so we got rid of a lot of these steps.
148
358115
2051
en lieten heel wat stappen weg:
06:12
We got rid of the need to
harvest cells from the patient,
harvest cells from the patient,
149
360166
2374
geen cellen meer oogsten bij de patiënt,
06:14
we got rid of the need to put
in really fancy chemistries,
in really fancy chemistries,
150
362540
2917
geen speciale chemische stoffen
meer gebruiken,
meer gebruiken,
06:17
and we got rid of the need
151
365457
1692
en geen onderliggende structuren
meer kweken in het lab.
meer kweken in het lab.
06:19
to culture these scaffolds in the lab.
152
367149
2828
We richtten ons helemaal op
06:21
And what we really focused on
153
369977
2179
06:24
was our material system and making it quite simple,
154
372156
3749
de vereenvoudiging
van ons materiaalsysteem,
van ons materiaalsysteem,
maar omdat we het
op een slimme manier gebruikten,
op een slimme manier gebruikten,
06:27
but because we used it in a really clever way,
155
375905
2325
06:30
we were able to generate enormous amounts of bone
156
378230
2647
konden we met deze aanpak
grote hoeveelheden bot laten groeien.
grote hoeveelheden bot laten groeien.
06:32
using this approach.
157
380877
1646
06:34
So we were using the body
158
382523
1753
We gebruikten het lichaam
06:36
as really the catalyst to help us
159
384276
2120
als katalysator om ons te helpen
06:38
to make lots of new bone.
160
386396
2543
om grote hoeveelheden nieuw bot
aan te maken.
aan te maken.
06:40
And it's an approach that we call
161
388939
1583
We doopten deze aanpak
de 'in vivo bioreactor'.
de 'in vivo bioreactor'.
06:42
the in vivo bioreactor, and we were able to make
162
390522
2811
We konden zo grote hoeveelheden bot maken.
06:45
enormous amounts of bone using this approach.
163
393333
2486
06:47
And I'll talk you through this.
164
395819
1239
Ik zal uitleggen hoe.
06:49
So what we do is,
165
397058
2480
We doen het volgende:
06:51
in humans, we all have a layer of stem cells
166
399538
2343
alle mensen hebben een laag stamcellen
06:53
on the outside of our long bones.
167
401881
1888
aan de buitenzijde van de lange botten:
06:55
That layer is called the periosteum.
168
403769
1703
het beenvlies.
06:57
And that layer is actually normally
169
405472
2288
Deze laag is normaal gezien
06:59
very, very tightly bound to the underlying bone,
170
407760
2649
heel erg stevig gehecht
aan het onderliggende bot,
aan het onderliggende bot,
07:02
and it's got stem cells in it.
171
410409
1432
en er zitten stamcellen in.
07:03
Those stem cells are really important
172
411841
1419
Deze stamcellen zijn belangrijk
07:05
in the embryo when it develops,
173
413260
1809
bij de ontwikkeling van het embryo,
07:07
and they also sort of wake up if you have a fracture
174
415069
2242
en ze 'ontwaken' bij een breuk
07:09
to help you with repairing the bone.
175
417311
2861
om je te helpen bij het herstel van het bot.
We nemen die laag van het beenvlies
07:12
So we take that periosteum layer
176
420172
2093
en we ontwikkelden een manier om
07:14
and we developed a way to inject underneath it
177
422265
2990
er een vloeistof onder te spuiten
die na 30 seconden
die na 30 seconden
07:17
a liquid that then, within 30 seconds,
178
425255
2816
in een vrij dikke gel verandert
07:20
would turn into quite a rigid gel
179
428071
1745
en zo het beenvlies lostrekt van het bot.
07:21
and can actually lift the
periosteum away from the bone.
periosteum away from the bone.
180
429816
3253
Het creëert een kunstmatige holte
07:25
So it creates, in essence, an artificial cavity
181
433069
3688
die vlak naast zowel het bot ligt,
07:28
that is right next to both the bone
182
436757
3547
als naast de stamcelrijke laag.
07:32
but also this really rich layer of stem cells.
183
440304
3701
We maken een zeer kleine incisie
07:36
And we go in through a pinhole incision
184
444005
1612
07:37
so that no other cells from the body can get in,
185
445617
2953
zodat er geen andere cellen
van het lichaam in kunnen,
van het lichaam in kunnen,
07:40
and what happens is that that
artificial in vivo bioreactor cavity
artificial in vivo bioreactor cavity
186
448570
4792
en deze kunstmatige holte,
de in vivo bioreactor,
de in vivo bioreactor,
zorgt voor de snelle aangroei
van stamcellen,
van stamcellen,
07:45
can then lead to the proliferation of these stem cells,
187
453362
2676
07:48
and they can form lots of new tissue,
188
456038
2086
die heel wat nieuw weefsel kunnen vormen,
07:50
and then over time, you can harvest that tissue
189
458124
2318
weefsel dat je na een tijd kan oogsten,
07:52
and use it elsewhere in the body.
190
460442
2948
om ergens anders
in het lichaam te gebruiken.
in het lichaam te gebruiken.
07:55
This is a histology slide
191
463390
2144
Dit is een histologisch preparaat
07:57
of what we see when we do that,
192
465534
2170
van wat we in dat geval te zien krijgen.
07:59
and essentially what we see
193
467704
2517
We zien voornamelijk
zeer grote hoeveelheden bot.
08:02
is very large amounts of bone.
194
470221
1634
08:03
So in this picture, you can see the middle of the leg,
195
471855
2480
In dit plaatje zie je
het midden van het been, het beenmerg,
het midden van het been, het beenmerg,
08:06
so the bone marrow,
196
474335
1501
vervolgens het oorspronkelijke bot,
08:07
then you can see the original bone,
197
475836
1804
08:09
and you can see where that original bone finishes,
198
477640
2856
en je ziet waar het
oorspronkelijke bot eindigt,
oorspronkelijke bot eindigt,
en net links daarvan begint het nieuwe bot
08:12
and just to the left of that is the new bone
199
480496
2511
dat groeide in de holte van de bioreactor.
08:15
that's grown within that bioreactor cavity,
200
483007
2037
08:17
and you can actually make it even larger.
201
485044
2431
Je kan het zelfs groter maken.
08:19
And that demarcation that you can see
202
487475
2627
Die scheidingslijn die je ziet
08:22
between the original bone and the new bone
203
490102
2351
tussen het oorspronkelijke bot
en het nieuwe bot
en het nieuwe bot
is een zwakkere plek
08:24
acts as a very slight point of weakness,
204
492453
2013
08:26
so actually now the surgeon can come along,
205
494466
2134
die de chirurg kan gebruiken
08:28
can harvest away that new bone,
206
496600
2024
om het nieuwe bot makkelijk te oogsten.
08:30
and the periosteum can grow back,
207
498624
2203
Daarna kan het beenvlies opnieuw groeien,
08:32
so you're left with the leg
208
500827
1869
en het been blijft in dezelfde staat
08:34
in the same sort of state
209
502696
1550
als voor de ingreep.
08:36
as if you hadn't operated on it in the first place.
210
504246
2002
08:38
So it's very, very low in terms of after-pain
211
506248
3849
Daardoor is de pijn achteraf erg beperkt
08:42
compared to an iliac crest harvest.
212
510097
3855
in vergelijking met een oogst
van de bekkenkam.
van de bekkenkam.
Je kan verschillende
hoeveelheden bot kweken
hoeveelheden bot kweken
08:45
And you can grow different amounts of bone
213
513952
2104
08:48
depending on how much gel you put in there,
214
516056
2019
afhankelijk van hoeveel gel je gebruikt.
08:50
so it really is an on demand sort of procedure.
215
518075
3202
Het is echt naar behoefte.
Op het moment dat we dit deden,
08:53
Now, at the time that we did this,
216
521277
2202
kregen we heel wat persaandacht,
08:55
this received a lot of attention in the press,
217
523479
3337
08:58
because it was a really nice way
218
526816
2431
omdat dit een heel leuke manier was
om nieuw bot aan te maken,
om nieuw bot aan te maken,
09:01
of generating new bone,
219
529247
1466
09:02
and we got many, many contacts
220
530713
1995
en we werden gecontacteerd
door heel veel verschillende mensen
door heel veel verschillende mensen
09:04
from different people that
were interested in using this.
were interested in using this.
221
532708
2618
die dit wilden gebruiken.
09:07
And I'm just going to tell you,
222
535326
1789
Ik kan je vertellen
09:09
sometimes those contacts are very strange,
223
537115
2953
dat sommige van die contacten
heel vreemd waren,
heel vreemd waren,
een beetje onverwacht zelfs.
09:12
slightly unexpected,
224
540068
1860
09:13
and the very most interesting,
225
541928
3062
Het meest interessante van alle contacten,
09:16
let me put it that way, contact that I had,
226
544990
2285
om het zo te zeggen,
09:19
was actually from a team of American footballers
227
547275
3211
kwam van een American football-team.
Ze wilden allemaal dubbeldikke schedels.
09:22
that all wanted to have double-thickness skulls
228
550486
3380
09:25
made on their head.
229
553866
4281
09:30
And so you do get these kinds of contacts,
230
558156
2724
Dat krijg je nu eenmaal
09:32
and of course, being British
231
560880
2617
en natuurlijk, omdat ik een Britse ben,
die opgroeide in Frankrijk
09:35
and also growing up in France,
232
563497
1754
09:37
I tend to be very blunt,
233
565251
2142
heb ik de neiging om bot te zijn.
09:39
and so I had to explain to them very nicely
234
567393
2041
Ik moest hen vriendelijk uitleggen
09:41
that in their particular case,
235
569434
1475
dat in hun specifieke geval,
09:42
there probably wasn't that much in there
236
570909
2014
er waarschijnlijk niet zo heel veel
09:44
to protect in the first place.
237
572923
2988
te beschermen viel in de eerste plaats.
09:47
(Laughter)
238
575911
1570
(Gelach)
09:49
(Applause)
239
577481
1253
(Applaus)
09:50
So this was our approach,
240
578734
1855
Dit was dus onze aanpak,
09:52
and it was simple materials,
241
580589
1644
het waren eenvoudige materialen,
09:54
but we thought about it carefully.
242
582233
1987
waar we goed over hadden nagedacht.
We weten dat deze cellen
09:56
And actually we know that those cells
243
584220
1620
09:57
in the body, in the embryo, as they develop
244
585840
2138
als ze ontwikkelen
in het lichaam, in het embryo
in het lichaam, in het embryo
09:59
can form a different kind of tissue, cartilage,
245
587978
3229
nog een ander soort weefsel
kunnen worden, kraakbeen.
kunnen worden, kraakbeen.
10:03
and so we developed a gel that was slightly different
246
591207
2555
Daarom ontwikkelden we
een iets andere gel
een iets andere gel
met een iets andere
chemische samenstelling.
chemische samenstelling.
10:05
in nature and slightly different chemistry,
247
593762
2419
10:08
put it in there, and we were able to get
248
596181
2147
We gebruikten hem en slaagden erin
om 100% kraakbeen
ervoor in de plaats te krijgen.
ervoor in de plaats te krijgen.
10:10
100 percent cartilage instead.
249
598328
2178
10:12
And this approach works really well, I think,
250
600506
2008
Deze aanpak werkt volgens mij heel goed,
10:14
for pre-planned procedures,
251
602514
2482
voor vooraf geplande ingrepen.
10:16
but it's something you do have to pre-plan.
252
604996
2872
Het is echt iets wat je op voorhand
moet plannen.
moet plannen.
10:19
So for other kinds of operations,
253
607868
2268
Voor andere soorten operaties,
10:22
there's definitely a need for other
254
610136
1697
blijft er behoefte aan een andere,
10:23
scaffold-based approaches.
255
611833
2503
op een draagstructuur gebaseerde aanpak.
10:26
And when you think about designing
256
614336
2369
Als je deze draagstructuren ontwerpt,
10:28
those other scaffolds, actually,
257
616705
1638
heb je een multidisciplinair team nodig.
10:30
you need a really multi-disciplinary team.
258
618343
1971
Daarom heeft ons teams scheikundigen,
10:32
And so our team has chemists,
259
620314
2065
10:34
it has cell biologists, surgeons, physicists even,
260
622379
3377
celbiologen, chirurgen
en zelfs natuurkundigen.
en zelfs natuurkundigen.
We komen met al deze mensen samen
10:37
and those people all come together
261
625756
2030
en denken hard na
over het materiaalontwerp.
over het materiaalontwerp.
10:39
and we think really hard about
designing the materials.
designing the materials.
262
627786
2411
10:42
But we want to make them have enough information
263
630197
2966
We willen dat ze genoeg informatie hebben
om de cellen te laten doen wat we willen,
10:45
that we can get the cells to do what we want,
264
633163
2154
10:47
but not be so complex as to make it difficult
265
635317
2377
maar niet zo ingewikkeld
dat het moeilijk wordt
dat het moeilijk wordt
10:49
to get to clinic.
266
637694
1743
om klinisch toe te passen.
10:51
And so one of the things we think about a lot
267
639437
2751
We zijn veel bezig
10:54
is really trying to understand
268
642188
1795
met het heel goed proberen te begrijpen
10:55
the structure of the tissues in the body.
269
643983
2377
van de weefselstructuren
in het lichaam.
in het lichaam.
10:58
And so if we think of bone,
270
646360
1660
Neem nu bot bijvoorbeeld,
11:00
obviously my own favorite tissue,
271
648020
2624
mijn meest favoriete weefsel natuurlijk.
Als we inzoomen, zien we,
zelfs als je niets weet van botstructuur,
zelfs als je niets weet van botstructuur,
11:02
we zoom in, we can see,
272
650644
1557
11:04
even if you don't know anything
about bone structure,
about bone structure,
273
652201
1882
dat het mooi georganiseerd is,
werkelijk heel mooi.
werkelijk heel mooi.
11:06
it's beautifully organized,
really beautifully organized.
really beautifully organized.
274
654083
2545
11:08
We've lots of blood vessels in there.
275
656628
1887
We hebben hier heel wat bloedvaten.
11:10
And if we zoom in again, we see that the cells
276
658515
2339
Als we verder inzoomen,
zien we dat de cellen omringd zijn
zien we dat de cellen omringd zijn
11:12
are actually surrounded by a 3D matrix
277
660854
2972
door een 3D-matrix
van weefsels op nanoschaal,
van weefsels op nanoschaal,
11:15
of nano-scale fibers, and they give a lot
278
663826
2171
die heel wat informatie geven
aan de cellen.
aan de cellen.
11:17
of information to the cells.
279
665997
2182
Als we opnieuw inzoomen,
dan is, in het geval van bot,
dan is, in het geval van bot,
11:20
And if we zoom in again,
280
668179
1614
11:21
actually in the case of bone, the matrix
281
669793
2201
de matrix rond de cellen
prachtig georganiseerd op nanoschaal.
prachtig georganiseerd op nanoschaal.
11:23
around the cells is beautifully organized
282
671994
2151
11:26
at the nano scale, and it's a hybrid material
283
674145
2467
Het is een hybride materiaal
dat deels organisch, deels anorganisch is.
dat deels organisch, deels anorganisch is.
11:28
that's part organic, part inorganic.
284
676612
2584
11:31
And that's led to a whole field, really,
285
679196
2072
Dat heeft geleid tot een heel werkveld
dat probeert materialen te ontwikkelen
11:33
that has looked at developing materials
286
681268
2391
die dit soort hybride structuur hebben.
11:35
that have this hybrid kind of structure.
287
683659
2748
11:38
And so I'm showing here just two examples
288
686407
3278
Hier laat ik twee voorbeelden zien
11:41
where we've made some materials
that have that sort of structure,
that have that sort of structure,
289
689685
3120
van materialen die we gemaakt hebben
met dit soort structuur.
met dit soort structuur.
11:44
and you can really tailor it.
290
692805
1438
Je kan het echt op maat maken.
Hier zie je een erg sponsachtige soort
11:46
You can see here a very squishy one
291
694243
2064
11:48
and now a material that's also
this hybrid sort of material
this hybrid sort of material
292
696307
4099
en hier een materiaal dat ook
zo'n soort hybride materiaal is
zo'n soort hybride materiaal is
11:52
but actually has remarkable toughness,
293
700406
1947
maar eigenlijk opmerkelijk hard is,
en niet meer breekbaar.
en niet meer breekbaar.
11:54
and it's no longer brittle.
294
702369
1460
Een anorganisch materiaal
zou normaal breekbaar zijn
zou normaal breekbaar zijn
11:55
And an inorganic material
would normally be really brittle,
would normally be really brittle,
295
703829
2456
11:58
and you wouldn't be able to have
296
706285
1440
en je zou er normaal niet
dit soort sterkte en hardheid bij zien.
dit soort sterkte en hardheid bij zien.
11:59
that sort of strength and toughness in it.
297
707725
2188
12:01
One other thing I want to quickly mention is that
298
709913
2489
Ik wil er nog aan toevoegen
dat veel van onze draagstructuren
erg poreus zijn - dat moet,
erg poreus zijn - dat moet,
12:04
many of the scaffolds we make
are porous, and they have to be,
are porous, and they have to be,
299
712402
2715
12:07
because you want blood vessels to grow in there.
300
715117
2103
omdat er plaats moet zijn voor bloedvaten.
12:09
But the pores are actually oftentimes
301
717220
1877
De openingen zijn vaak
veel groter dan de cellen,
veel groter dan de cellen,
12:11
much bigger than the cells,
302
719097
1293
en daarom kan, zelfs al is het 3D,
12:12
and so even though it's 3D,
303
720390
1711
12:14
the cell might see it more
as a slightly curved surface,
as a slightly curved surface,
304
722101
3355
de cel het meer als een iets
gebogen oppervlak zien,
gebogen oppervlak zien,
en dat is een beetje onnatuurlijk.
12:17
and that's a little bit unnatural.
305
725456
1676
12:19
And so one of the things you can think about doing
306
727132
2248
Daarom kun je
12:21
is actually making scaffolds
with slightly different dimensions
with slightly different dimensions
307
729380
3148
draagstructuren bedenken
met lichtjes verschillende afmetingen
met lichtjes verschillende afmetingen
die je cellen misschien in 3D kunnen omringen
12:24
that might be able to surround your cells in 3D
308
732528
2793
12:27
and give them a little bit more information.
309
735321
2569
en hen een beetje meer informatie geven.
12:29
And there's a lot of work going
on in both of these areas.
on in both of these areas.
310
737890
3567
Er wordt heel wat werk verzet
in beide domeinen.
in beide domeinen.
Ten slotte wil ik het nog hebben over
12:33
Now finally, I just want to talk a little bit about
311
741471
3969
12:37
applying this sort of thing to cardiovascular disease,
312
745440
2708
de toepassing
bij cardiovasculaire ziekten,
bij cardiovasculaire ziekten,
12:40
because this is a really big clinical problem.
313
748148
3263
want dit is
echt een groot klinisch probleem.
echt een groot klinisch probleem.
We weten dat, als je de pech hebt
een hartaanval te krijgen,
een hartaanval te krijgen,
12:43
And one of the things that we know is that,
314
751411
3585
12:46
unfortunately, if you have a heart attack,
315
754996
2239
12:49
then that tissue can start to die,
316
757235
2902
er mogelijk weefsel begint af te sterven,
12:52
and your outcome may not be very good over time.
317
760137
3751
met op termijn nare gevolgen.
12:55
And it would be really great, actually,
318
763888
1710
Het zou werkelijk geweldig zijn
12:57
if we could stop that dead tissue
319
765598
1919
als we konden beletten
dat het weefsel afsterft
dat het weefsel afsterft
12:59
either from dying or help it to regenerate.
320
767517
3985
of als we het konden helpen regenereren.
13:03
And there's lots and lots of stem
cell trials going on worldwide,
cell trials going on worldwide,
321
771502
3248
Er worden wereldwijd
heel wat proeven met stamcellen gedaan,
heel wat proeven met stamcellen gedaan,
13:06
and they use many different types of cells,
322
774750
2072
met heel wat verschillende soorten cellen.
Een terugkerend gemeenschappelijk thema
13:08
but one common theme that seems to be coming out
323
776822
2352
13:11
is that actually, very often, those cells will die
324
779174
2999
is dat deze cellen
heel vaak afsterven
heel vaak afsterven
na de implantatie.
13:14
once you've implanted them.
325
782173
1795
13:15
And you can either put them into the heart
326
783968
1875
Je kan ze ofwel in het hart stoppen
of in het bloedvatensysteem,
13:17
or into the blood system,
327
785843
2020
maar hoe dan ook lijken we niet in staat
13:19
but either way, we don't seem to be able
328
787863
2362
13:22
to get quite the right number of cells
329
790225
1867
om het juiste aantal cellen
naar de juiste plek te krijgen
13:24
getting to the location we want them to
330
792092
2242
voor dit mooie celherstel waarop we hopen
13:26
and being able to deliver the sort of beautiful
331
794334
4494
13:30
cell regeneration that we would like to have
332
798828
2740
13:33
to get good clinical outcomes.
333
801568
3417
voor goede klinische resultaten.
13:36
And so some of the things that we're thinking of,
334
804985
1983
Daarom denken we bijvoorbeeld
13:38
and many other people in the field are thinking of,
335
806968
3121
samen met een heleboel anderen
uit het werkveld,
uit het werkveld,
13:42
are actually developing materials for that.
336
810089
3006
aan materialen die we met dit doel
kunnen ontwikkelen
kunnen ontwikkelen
Maar er is hier een verschil:
13:45
But there's a difference here.
337
813095
1619
scheikunde en mechanica blijven nodig,
13:46
We still need chemistry, we still need mechanics,
338
814714
2210
net zoals heel interessante topografie,
13:48
we still need really interesting topography,
339
816924
2671
13:51
and we still need really interesting
ways to surround the cells.
ways to surround the cells.
340
819595
2648
en interessante manieren
om de cellen te omringen.
om de cellen te omringen.
De cellen zelf
13:54
But now, the cells also
341
822243
2511
zouden waarschijnlijk de voorkeur hebben
voor een geleidend materiaal
voor een geleidend materiaal
13:56
would probably quite like a material
342
824754
2025
13:58
that's going to be able to be conductive,
343
826779
2018
14:00
because the cells themselves will respond very well
344
828797
4209
omdat de cellen zelf hier
heel goed op reageren
heel goed op reageren
14:05
and will actually conduct signals
between themselves.
between themselves.
345
833006
3479
en signalen aan elkaar doorgeven.
14:08
You can see them now
346
836485
1516
Je ziet ze hier
synchroon slaan op deze materialen,
synchroon slaan op deze materialen,
14:10
beating synchronously on these materials,
347
838001
2475
14:12
and that's a very, very exciting development
348
840476
2779
en dat is nu een heel erg
spannende ontwikkeling.
spannende ontwikkeling.
14:15
that's going on.
349
843255
2114
14:17
So just to wrap up, I'd like to actually say that
350
845369
4824
Om af te ronden wil ik graag zeggen
dat werken in dit domein,
14:22
being able to work in this sort of field,
351
850193
2356
14:24
all of us that work in this field
352
852549
1654
- voor iedereen uit dit werkveld -
niet alleen superspannende wetenschap is,
14:26
that's not only super-exciting science,
353
854203
2509
14:28
but also has the potential
354
856712
2046
maar ook het potentieel heeft
14:30
to impact on patients,
355
858758
1968
om een impact te hebben op patiënten,
14:32
however big or small they are,
356
860726
2430
hoe klein of groot ze ook zijn,
14:35
is really a great privilege.
357
863156
1553
dat is echt een enorm voorrecht.
Ik wil ook jullie allemaal
daarvoor bedanken.
daarvoor bedanken.
14:36
And so for that, I'd like to thank all of you as well.
358
864709
3144
Bedankt.
14:39
Thank you.
359
867853
1317
14:41
(Applause)
360
869170
4924
(Applaus)
ABOUT THE SPEAKER
Molly Stevens - Biomaterials researcherMolly Stevens studies and creates new biomaterials that could be used to detect disease and repair bones and human tissue.
Why you should listen
At Imperial College London, Molly Stevens heads a highly multidisciplinary research group that designs bioactive materials for regenerative medicine and biosensing. It's fundamental science with an eye to practical applications as healthcare products.
Among the products from her lab: an engineered bone, cardiac tissue suitable for use in transplants, and disease-sensing nanoparticle aggregates that change color in the presence of even tiny quantities of cancer-related enzymes, making early sensing possible. As Stevens told The Lancet: "It's right down at the nanoscience level. It's really exciting stuff, but it actually results in something very tangibly useful."
Molly Stevens | Speaker | TED.com