Томские ученые совместно с коллегами разработали 3D-биоэлектрический имплантат, восстанавливающий сложные дефекты костей. Уникальный материал создает слабые электрические сигналы, похожие на естественные сигналы живой костной ткани.
© Российская Газета
По словам ученых, для полноценного восстановления кости после травмы или операции необходимо, чтобы в зоне дефекта появлялась новая нервная и сосудистая сеть. Иначе регенерация идет медленнее и хуже.
"Одним из перспективных подходов к эффективной регенерации считают электрическую стимуляцию. Она имитирует биоэлектрические свойства самой кости: в естественных условиях они достигаются за счет механической нагрузки, при которой возникают слабые электрические сигналы — они помогают клеткам "понимать", где и как нужно восстанавливать ткань, — рассказали в Томском политехническом университете. — Однако традиционные подходы к электрической стимуляции требуют внешних источников питания. Это делает метод инвазивным и повышает риск осложнений".
Политехники изобрели имплантат, генерирующий электрические сигналы прямо в зоне дефекта кости. Его напечатали на 3D-принтере из биосовместимого гидрогеля со встроенными магнитоэлектрическими наночастицами.
"Исследование показало, что 3D-печатные скэффолды под воздействием слабого переменного магнитного поля способствуют остеогенной дифференцировке стволовых клеток костного мозга и созреванию нейрональных шванновских клеток", — поясняют ученые.
Имплантаты ускоряют образование костной ткани за счет роста вокруг нее нервных волокон и кровеносных сосудов. Это уже подтвердили испытания на лабораторных мышах с дефектами бедренной кости. Уже через две недели после вживления скэффолда у грызунов отмечались признаки раннего роста нервных клеток и запуск развития костных тканей. Магнитоэлектрическая стимуляция ускоряла формирование нервов и сосудов в три раза.
Исследователи считают, что в перспективе подобные 3D-платформы можно использовать для восстановления не только костей, но и других сложных тканей.
