Новости

Материалы для медицины

ScaffoldУченые ТПУ провели комплексное исследование на биоактивность специальных композитных материалов (скаффолдов) для регенеративной медицины.

При исследовании в скаффолды были включены неорганические нано- и микрочастицы модифицированного гидроксиапатита. Такие скаффолды выполняют роль строительных лесов или каркасов, которые помогают кости быстрее восстанавливаться в случае переломов и травм.

Проведенные биологические исследования на клетках показали, что нано- и микрочастицы кремния и стронция, внедренные в структуру скаффолда, повышают его биоактивность, а значит костная ткань будет восстанавливаться быстрее.

Создание скаффолдов и их исследования — перспективное направление в биомедицине.

Скаффолды представляют собой материалы из тонких полимерных нитей, переплетенных между собой. Их размещают в месте костного дефекта — например, перелома — в качестве каркаса для новых костных клеток.
Новая костная ткань прорастает сквозь скаффолд и заполняет место перелома.
Когда кость полностью восстанавливается, полимер растворяется в организме.
Скаффолды из различных материалов уже внедряются в медицинскую практику, однако оставляют для исследователей еще много вопросов.

«Основная проблем заключается в том, что полимерные скаффолды обладают недостаточно биоактивной поверхностью. А биоактивные свойства подразумевают стимулирование процессов регенерации, — говорит один из авторов статьи, руководитель центра “Физическое материаловедение и композитные материалы” ТПУ Роман Сурменев. — Чтобы увеличить биоактивность, к полимеру традиционно добавляют гидроксиапатит — это минеральная составляющая кости. Но мы решили добавить в этот состав еще и микрочастицы кремния и стронция. Новизна этой работы заключается в том, что мы впервые провели комплексное сравнение биоактивных свойств скаффолдов с обычным гидроксиапатитом и с добавлением частиц кремния и стронция».

В своем исследовании ученые работали со скаффолдами из полимера поликапролактон. Это самый распространенный материал для получения скаффолдов. Сами скаффолды они получали методом электроспиннинга — вытягивали тончайшие волокна из полимерного раствора под действием электрического поля. Гидроксиапатит и частицы кремния и стронция внедрялись в структуру скаффолда на стадии его создания — добавлялись в исходный полимерный раствор.

«Кремний и стронций работают как антагонисты. Частицы кремния стимулируют формирование новых костных клеток — остеобластов, а стронций влияет на их разрушение. Так мы повторяем естественные процессы в кости — костная ткань постоянно возобновляется, в ней формируются новые клетки, и разрушаются старые», — поясняет Роман Сурменев.

Биологические исследования и антибактериальные тексты проводились в России и в Словении.

«Через 21 день проведения эксперимента на скаффолдах с добавками кремния и стронция было больше клеток, чем на скаффолдах только с гидроксиапатитом. Это говорит об их большей биологической активности. Кроме того, антибактериальные тесты показали, что скаффолды с добавками обладают достаточными антибактериальными свойствами и не провоцируют воспалительных процессов», — отмечает ученый.

Следующий шаг в этом исследовании — эксперименты на лабораторных животных, которые сейчас проводятся в Саратовском государственном медицинском университете.

Добавим, исследование проводится в сотрудничестве с Институтом фотонных исследований и синхротронного излучения Технологического института Карлсруэ (Германия), Марбургским университетом имени Филиппа (Германия), Институтом Йозефа Стефана (Словения), Институтом теоретической и экспериментальной биофизики РАН и Институтом химии твердого тела и механохимии СО РАН.

Пресс-служба Томского политехнического университета, (3822) 705-685, http://news.tpu.ru/, pr@tpu.ru; news@tpu.ru.