Исследователи научились «выращивать» кость из жидкости

Биоинженеры разработали гидрогелевый каркас для регенерации костных тканей черепа, который при попадании в организм переходит из жидкого состояния в гелеобразное, затвердевает, а затем снова становится жидкостью

Материал, разработанный биоинженером Антониосом Микосом в лаборатории Университета Райса, представляет собой жидкость, которая при введении в тело человека превращается в гелеобразную структуру, сообщается в Science Daily. Под воздействием температуры тела материал сразу начинает превращаться в гель, который помогает управлять процессом формирования новой кости для замены поврежденной или правильного срастания кости.

Гель подстраивается под неправильное трехмерное пространство и становится платформой для функционального и эстетического восстановления тканей. Все это рассматривается в качестве альтернативы использования готовых имплантатов.

Данному изобретению посвящен выпущенный на этой неделе номер журнала Американского химического сообщества Biomacromolecules.

Ведущий автор Тиффани Во, докторант из лаборатории Микоса, была удостоена премией Ruth L. Kirschstein National Research Service Award Национального института стоматологических и черепно-лицевых исследований за работу над проектом.

«Эта новая платформенная технология использует инъецирование термочувствительного, химически связывающегося и саморассасывающегося гидрогеля для проведения восстановительных медицинских операций, – рассказывает Микос. – Это делает возможным создание местных имплантатов, стволовых клеток и формирование условий для роста тканей в местах, где были повреждены сложные анатомические формы, с минимальным хирургическим вмешательством».

Термочувствительные технологии не являются новыми в области тканевой инженерии и регенеративной медицины, сообщил Микос. Использование поли- (N-изопропилакриламида) или PNiPAAm-имплантатов оправданно благодаря химически структурообразующей технологии, которая позволяет исследователям избежать уменьшения объемов геля и увеличения отеков. Это улучшает его устойчивость, обеспечивая эффективное создание стволовых клеток и соблюдение всех необходимых факторов роста.

Высокое качество и достаточное количество костной ткани позволяют восстановить поврежденную структуру, затем гидрогелевая платформа может быть преобразована обратно в жидкое состояние для ее естественного удаления.

В рамках проекта исследователи протестируют расширенные возможности посева гидрогеля и его способность присоединяться к клеткам, взаимопроникновение и быстрый рост, направленный на формирование костей. Анализы улучшат понимание терапии как действенной клинической альтернативы для минимальной регенерации инвазивной ткани, в основе которой лежит использование биоматериала.

«Результаты исследований с новым материалом демонстрируют способность инкапсулировать количество стволовых клеток при помощи чувствительных к температуре гелеобразующих каркасов для введения клеток, что имеет огромное значение для разработки новых терапевтических средств по регенерации костей черепа», – сказал Микос.

Среди соавторов работы – Адам Экерсейр, бывший докторант лаборатории Микоса, в настоящее время работающий доцентом факультета химической инженерии в Северо-Восточном университете, и Курт Каспер, аспирант факультета биоинженерии в Университете Райса.

Проект поддержали Национальный институт здравоохранения и Бэйлорский медицинский колледж в рамках медицинской подготовительной научной программы для стоматологических академических исследований.