Регенеративный имплантат, разработанный исследователями из Медицинского центра Университета Небраски (University of Nebraska Medical Center) и Университета Небраски в Линкольне (University of Nebraska—Lincoln), может помочь восстановить глубокие повреждения кости.
Группа исследователей разработала имплантат на основе нановолокон, конструкция которого позволяет улучшить регенерацию костной ткани, направляя восстанавливающие клетки к месту повреждения. При имплантации крысам с костными дефектами такое устройство помогало повреждённой кости стать плотнее, объёмнее и больше похожей на окружающую, «родную» ткань, чем при использовании многих других современных конструкций.
Имплантат стимулировал регенерацию даже без помощи стволовых клеток, вводимых извне, или так называемых факторов роста, которые способствуют заживлению, но при этом могут вызвать дополнительные осложнения и побочные эффекты, начиная от воспаления и заканчивая бесконтрольным образованием тканей.
«Пока что мы не нашли ни одной подобной конструкции, которая могла бы работать лучше нашей. Структура — это ключ»,
говорит Цзинвэй Кси (Jingwei Xie), руководящий разработкой.
Эта особенная структура возникла благодаря недавнему инженерному прорыву, инициатором которого был Кси. До этого, по словам Кси, многие лаборатории разрабатывали двухмерные имплантаты из нановолокон, выстроенные таким образом, чтобы в них образовывались поры. В идеале, как считалось, вводимые медиками стволовые клетки должны были проникнуть в эти поры и в конечном итоге сформировать ткани с такой же структурой, как у родной, окружающей имплантат кости. Но инженерам часто не удавалось создать достаточно большие и правильно расположенные поры, чтобы клетки могли последовательно проходить через них и впоследствии формировать ткани, составляющие кость. Кси поставил перед собой задачу изготовить трёхмерный имплантат с более крупными и проходимыми порами.
Исследователи разработали трёхмерный цилиндрический имплантат, предполагая, что такая форма устройства будет способствовать равномерной миграции восстанавливающих клеток и поможет им при этом правильно образовывать сети здоровых тканей. Чтобы проверить гипотезу, учёные вмонтировали устройства в повреждённые черепа крыс и оценили процесс заживления через четыре и восемь недель.
Устройства успешно обеспечили регенерацию кости, которая покрыла места повреждения значительно лучше, чем в контрольной группе и группе, которой имплантировали коллагеновые губки — широко используемые сегодня имплантаты.
Регенерированная с помощью нового устройства кость содержала больше минералов, таких как кальций, необходимых для формирования здоровой ткани. Она была заметно плотнее и толще. А когда исследователи смоделировали влияние механического напряжения на восстановленные ткани, оказалось, что новая кость может выдерживать примерно такие же нагрузки, как и настоящая.
Вдобавок ко всему, клетки костного мозга, которые культивировались на разработанном командой имплантате, отличались более высоким уровнем многочисленных факторов роста. По словам Кси, если имплантат в конечном итоге будет применён в клинических условиях, он может стать привлекательной альтернативой более традиционным подходам.
Источник: