В основе разработки лежит технология создания гетерогенных скаффолдов
Конструкции, которые позволят быстро восстанавливать крупные костные дефекты, предложили нижегородские учёные. Опыты на лабораторных животных уже показали, что регенерация кости с гетерогенными имплантами идёт в два раза быстрее, чем при стандартных имплантах с однородной структурой.
Разработку ведут биомедики Института клинической медицины Университета Лобачевского (Нижний Новгород), Приволжского исследовательского медицинского университета (Нижний Новгород), а также учёные Сеченовского университета (Москва), Института химической физики имени Н.Н. Семёнова РАН (Москва) и ФНИЦ «Кристаллографии и фотоники» РАН (Москва).
Даже использование собственной кости пациента не даёт гарантии полного закрытия дефекта, а костный материал от другого человека и вовсе может не прижиться. Главная цель авторов проекта – получить синтетические импланты с характеристиками, максимально близкими человеческой кости. Модель создаётся с помощью лазерной 3D-печати, в её ячейки заселяются стволовые клетки пациента, и вся конструкция имплантируется на повреждённый участок.
«Синтетическая костная ткань состоит из множества ячеек, которые повторяют неоднородную структуру кости: с крупными порами внутри импланта и более мелкими на поверхности. Такая структура позволяет прорастать кровеносным сосудам, а скорость биодеградации скаффолда соответствует скорости восстановления кости», – сообщила заведующая лабораторией молекулярно-генетических исследований Института клинической медицины ННГУ Дарья Кузнецова.
В ходе исследования учёные воссоздали фрагмент черепа мыши – наноскаффолды с трехслойной структурой. Импланты из биосовместимого материала на основе молочной кислоты напечатали на лазерном 3D-принтере в Сеченовском университете. Технология позволяет настраивать скорость биодеградации материала, чтобы скаффолд рассасывался по мере восстановления кости.
«Регенерацию кости показывал метаболический имиджинг, а биодеградацию импланта оценивали с помощью флуоресцентной микроскопии. Благодаря сочетанию этих методов визуализации за счёт собственного свечения клеток мы доказали, что доставка кислорода, питательных веществ, минерализация и другие процессы интенсивнее на гетерогенных скаффолдах», – рассказала Дарья Кузнецова.
В будущем авторы планируют усовершенствовать состав синтетической костной ткани и увеличить размер скаффолдов.
Исследование состоялось в рамках федеральной программы «Приоритеты 2030». Результаты опубликованы в международном научном журнале по биомедицине Stem Cell Research & Therapy.
