Биоинженеры из Массачусетского университета (США) разработали дешёвый способ восстановления костей из яичной скорлупы. Метод основан на создании искусственного каркаса, или внеклеточного матрикса, который питает клетки и даёт им инструкции, в каком направлении двигаться.

Этот внеклеточный матрикс составляет основу кости, поэтому, когда она ломается или подвергается дегенеративным заболеваниям, в первую очередь необходимо восстановить его. Однако вырастить такой каркас вне тела, а затем вставить его на место пустоты в кости довольно сложно и материально затратно. Поэтому специалисты решили пойти другим путём и вырастить более дешёвый каркас в лабораторных условиях.

Для этого биоинженеры взяли измельчённую яичную скорлупу и смешали её с экологичным пластиком поликапролактоном и мезенхимами — эмбриональными зачатками соединительной ткани, которые в правильных условиях превращаются в клетки кости остеобласты. Из полученной смеси на 3D-принтере распечатали каркас, а благодаря скорлупе такой матрикс содержит компоненты, которые есть и в костной ткани. Поэтому при трансплантации организм будет думать, что использует свой собственный костный материал.

Через 14 дней команда отметила, что в отпечатанном каркасе мезенхимы начали развиваться в остеобласты, причём чем больше яичной скорлупы было в составе, тем быстрее происходил этот процесс. Тем не менее, во время эксперимента клетки жили в каркасе не очень долго, поэтому учёные намерены провести дополнительные испытания, прежде чем внедрять эту технологию в травматологию.

• 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