Российские учёные разработали метод регенеративной медицины для лечения повреждений костей

Новости

Учёные Института теоретической и экспериментальной биофизики РАН (далее - ИТЭБ РАН) и Университета Хельсинки (Финляндия) разработали костные каркасы, признанные перспективными материалами в области инженерии костной ткани. Результаты их исследований были опубликованы в журнале International Journal of Pharmaceutics.

В течение нескольких последних лет ученые разрабатывают новую, перспективную стратегию в области регенеративной медицины, в основе которой лежит тканевая инженерия (новое направление науки, сочетающее в себе последние достижения биомедицины, фармакологии и материаловедения.). Основной задачей этой стратегии является конструирование и выращивание вне организма живых тканей или органов, способных нормально функционировать. Их выращивают для последующей трансплантации пациентам - либо для замены, либо для более эффективного лечения различных повреждений организма.

Достижения инженерии костной ткани позволяют исправлять различные широко распространенные клинические проблемы, связанные с дефектами костей. Ученые предлагают новые подходы, альтернативные предыдущим методам, использующим ауто - и аллотрансплантаты. Инженерия костных каркасов позволяет восстанавливать пористые 3D-структуры поврежденных костей и их физиологические функции. Благодаря этому происходит успешная регенерация новых клеток костной ткани и обеспечивается приток питательных веществ к поврежденному месту, что увеличивает вероятность его успешного излечения.

Российские и Финские ученые разработали костные каркасы, состоящие из гидроксиапатита, желатина, полипиррола и мезопористого оксида кремния, которые благодаря своей отличной биосовместимости, остеокондуктивности и потенциальной возможности адресной доставки лекарственных средств представляют большой интерес для инженерии костной ткани.

Синтетический гидроксиапатит уже широко используется в инженерии костной ткани по той причине, что по химическому составу он сходен с гидроксиаппатитом в кости. Биосовместимость, остеопроводимость и стимулирование процессов регенерации кости делает это вещество идеальным компонентом для костных каркасов. Но гидроксиаппатит обладает существенным для костей недостатком — хрупкостью и, соответственно, плохими механическими свойствами. Другой компонент, используемый исследователями для создания каркасов - диоксид кремния, также обладает высоким потенциалом для индуцирования процессов минерализации. Это вещество также можно использовать как транспортное средство для доставки лекарства с последующим контролируемым высвобождением. Еще один из компонентов разработки ученых - желатин, с его замечательной способностью прикреплять остеобласты, молодые клетки кости, формирующие регенерирующую костную ткань. Связывает все эти компоненты проводящий полимер — полипиррол. Он обладает электрической и термической стабильностью, но ему присущи и серьезные недостатки - хрупкость, плохие механические свойства и отсутствие биодеградируемости. Однако в сочетании с другими материалами, используемыми исследователями для создания костных каркасов, полипиррол можно использовать без какого-либо токсического воздействия на остеобласты.

Одновременное использование такой комбинации веществ для создания костных каркасов позволило исследователям улучшить свойства выбранных материалов для ускорения регенерации кости и в то же время для продления высвобождения антибактериальных веществ до четырёх месяцев с момента введения.

«Свойства полученных материалов сравнивались в разных экспериментах, в которых каркасы, содержащие полипиррол, демонстрировали хорошие механические свойства, более высокую адсорбцию белка и более высокий процент высвобождения модельного антибиотика - ванкомицина в течение длительного времени, по сравнению с непроводящими каркасами, - рассказал старший научный сотрудник  ИТЭБ РАН, кандидат биологических наук Юрий Шаталин. – Остеобласты, клетки костной ткани, помещенные в исследуемые материалы, оставались жизнеспособными в течение 14 дней, что позволяет предполагать их хорошую биосовместимость».

Таким образом, ученые создали новые проводящие композитные костные каркасы, а полученные ими результаты полностью подтверждают их применимость в адресной доставке лекарств и перспективность дальнейшего исследования данных материалов в различных ткане - инженерных приложениях и регенеративной медицине будущего.

Дата публикации: 02.03.2018 11:24
Дата последнего изменения: 02.03.2018 11:24

Оформить подписку на периодическую рассылку информационных материалов официального сайта ФАНО России