На «шайбах» из смеси гидроксиапатита с несколькими другими веществами клетки костей выживали в течение двух недель
Ученые из Института теоретической и экспериментальной биофизики РАН в Пущино совместно с коллегами из Финляндии и Дании разработали новый материал для регенерации костей, состоящий из гидроксиапатита, диоксида кремния, желатина и полипиррола. На подложке из смеси этих веществ клетки костей оставались живыми по меньшей мере две недели, а антибиотик из нового материала выделялся четыре месяца. Это значит, что полученная структура биосовместима и может использоваться для адресной длительной доставки лекарств. Результаты работы опубликованы в научном журнале International Journal of Pharmaceutics.
Кости обеспечивают животным определенную форму тела, удерживают их мышцы и дают способность передвигаться. Поэтому они должны быть твердыми. С другой стороны, желательно, чтобы кости имели небольшую массу — это повысит скорость перемещения организма. Компромиссное решение — губчатая структура. Клетки кости расположены в ячейках трехмерной сетки, состоящей по большей части из неорганических веществ, в частности гидроксиапатита.
Эту ячеистую структуру и имитировали в своей работе российские и финские биологи. Они создали небольшие трехмерные каркасы из гидроксиапатита, желатина и пористого оксида кремния в виде шайб или таблеток. Их погрузили в питательную среду с белками, после чего на них высадили живые молодые клетки костной ткани — остеобласты. Они заселили «таблетку» искусственной кости, прикрепившись к желатину на ее поверхности, и жили на ней 14 дней. Это означает, что смесь перечисленных веществ хорошо биосовместима
Изображение: Yuri V. Shatalin et als. / International Journal of Pharmaceutics
Также ученые оценили, насколько эффективно искусственный костный каркас поглощает питательные вещества для клеток, в том числе белки. Они тестировали несколько вариантов состава смеси для каркасов и выяснили, что лучше всего впитывают нутриенты «таблетки», в которые в качестве скрепляющего материала был добавлен полимер полипиррол. Скорее всего, на каркасах с добавлением полипиррола клетки кости будут расти наиболее эффективно, так как они будут хорошо обеспечены питанием.
Наконец, искусственные костные основы проверили на способность выделять заранее введенные в них лекарственные средства. Для этого их «накачали» антибиотиком ванкомицином. Оказалось, что новый материал может выбрасывать антибиотики в окружающую его жидкость на протяжении четырех месяцев. Таким образом, искусственные костные каркасы можно будет применять для адресной доставки и постепенного высвобождения лекарств. Оно бывает необходимо при различных хронических заболеваниях, где важно длительное время поддерживать концентрацию препарата на определенном уровне.
Создавать основу кости из неорганических веществ, полипиррола и желатина понадобилось по ряду причин. Во-первых, на них можно будет эффективно, с соблюдением реальной структуры кости, выращивать клетки костной ткани и затем пересаживать полученные искусственные кости нуждающимся в них пациентах. Во-вторых, такие структуры пригодятся для адресной доставки лекарств — скажем, только к определенным мышцам или частям скелета
Смотрите наш спецвыпуск о достижениях российской науки в прошлом году:
-------------
"Время-вперёд!" - это только хорошие новости о России. Подписывайтесь на наш канал и формируйте свою собственную ленту новостей без грязи и фейков.