Исследователи из Института физики прочности и материаловедения СО РАН разработали биосовместимое покрытие для костных имплантатов, которое медленно высвобождает в ткани лекарство от рака. Разработчики надеются, что их средство позволит хотя бы частично заменить общую химиотерапию, чтобы снизить вред, который она наносит здоровым тканям организма.

Как правило, в ходе лечения рака кости опухоли удаляют, а вместо них устанавливают титановый имплантат. Вместе с тем пациентам назначают химиотерапию, однако она вызывает огромное количество неприятных побочных эффектов, от слабости и выпадения волос до повреждения почек и сердца. Именно поэтому авторы разработки решили создать особый имплантат из кальций-фосфатного цемента, который благодаря своему химическому составу отлично совместим с тканями.

Имплантат наносят электрохимическим методом на поверхность титановой пластины, а в пористое кальций-фосфатное покрытие помещают раствор противоопухолевого препарата 5-фторурацила. После этого исследователи нанесли ещё один слой полимерного покрытия из молекул молочной и гликолевой кислот. Такой материал способен медленно рассосаться в организме, а по мере его распада в окружающие ткани попадает противоопухолевый препарат.

Как показали эксперименты, благодаря защитному покрытию лекарство высвобождается постепенно: в течение первых трёх суток вышло 72% препарата, в на пятый день — 100%. Это привело к уничтожению 61% клеток рака шейки матки, 46% клеток рака молочной железы и 52% фибробластов (клеток соединительной ткани). Конечно, уничтожение фибробластов нежелательно, однако в ходе химиотерапии их погибает намного больше.

Авторы разработки надеются, что их имплантат найдёт широкое распространение не только в онкологии, но и в зубном протезировании или травматологии, и тогда пациенту вообще не нужно будет принимать лекарства.

• Телеграм
• Дзен
• Подписывайтесь на наши каналы больше новостей без политики в наших каналах

В последнее время по всему миру выросло количество исследований в области регенерации костей, и в этом контексте учёные из государственного университета Сан-Паулу (Бразилия) разработали новый биоматериал, который помогает пациентам быстрее выздороветь. Изобретение ускоряет дифференцировку остеобластов, — костных клеток, — и потенциально может быть использовано в костной пластике и других смежных областях.

Новый материал представляет собой легированный кобальтом монетит, — соединение фосфата кальция, структура которого аналогична человеческой кости. Поскольку монетит содержит кальций, фосфор, кислород и водород, он уже давно применяется в биомедицинских исследованиях, а также при создании протезов. Однако вместе с кобальтом это соединение получает совершенно новые свойства.

Учёные выбрали кобальт не случайно, поскольку специально искали молекулы, которые бы стимулировали рост кровеносных сосудов и дифференцировку остеобластов. Хлорид кобальта способствует гипоксии и заставляет организм увеличивать число кровеносных сосудов, чтобы восполнить недостаток кислорода, — идеальная цель для бразильских исследователей.

«Гипоксия естественным образом возникает в тканях. Изучив связи между эндотелиальными клетками и остеобластами, а также биомиметические аспекты, мы приняли решение об искусственной провокации организма при помощи монетита, чтобы стимулировать производство костной ткани», — пояснили авторы разработки.

Испытания на цитотоксичность подтвердили, что новый материал вполне безопасен, а количество кобальта оказалось идеальным для биомедицинских применений, особенно в области регенерации костей. Поэтому теперь команда намерена провести эксперименты на животных, чтобы лучше изучить свойства своего изобретения.

• Телеграм
• Дзен
• Подписывайтесь на наши каналы больше новостей без политики в наших каналах

Пермский национальный исследовательский политехнический университет (ПНИПУ) разработал особые имплантаты для костей — скаффолды, которые имитируют свойства живой ткани, оказывают механическую поддержку для клеток и могут полностью настраиваться. Последнее достигается за счёт градиентной структуры скаффолдов, благодаря чему имплантаты эффективно замещают повреждённые кости.

Для того, чтобы имплантат прижился, он должен обладать такой же пористостью, что и человеческая кость. И учёные из ПНИПУ добились того, что форму их скаффолдов можно настраивать, чтобы имплантат точно соответствовал отсутствующему участку кости. При этом структуры имплантата хорошо имитируют естественную кость, позволяя клеткам успешно делиться и прикрепляться к ткани.

Сами скаффолды изготавливаются при помощи трёхмерной печати из полилактида — это широко распространённый биосовместимый материал, который лучше всего подходит для данных целей. Градиентную структуру имплантатов можно настраивать во время печати, меняя тип пористости или морфологии материала, чтобы избежать трения и разрушения костной ткани.

Как поясняет ведущий научный сотрудник института Михаил Ташкинов, для успешного замещения повреждённых костей нужны скаффолды с разной пористостью. Например, для замещения трабекулярной губчатой кости нужны имплантаты с высокой пористостью, а для замещения более прочной кортикальной — с низкой. Новая разработка совмещает в себе все типы плотности благодаря плавному переходу. А это означает, что такие скаффолды можно использовать при любых повреждениях и заболеваниях костных тканей.

• Телеграм
• Дзен
• Подписывайтесь на наши каналы больше новостей без политики в наших каналах