Российские медики разработали биокомпозит на основе природных белков, который способствует делению стволовых клеток и их дифференцировке в клетки костной ткани. Новый материал биосовместим, механически прочен, а также способен постепенно растворяться в организме, так что после регенерации его не нужно будет извлекать хирургическим путем. Благодаря таким свойствам предложенный биокомпозит стал перспективным материалом для восстановления повреждений костей. Разработку исследователи представили на VI Национальном Конгрессе по регенеративной медицине.
В медицине, и особенно регенеративной, все популярнее становятся биокомпозиты, состоящие из двух или более компонентов, один из которых обязательно имеет природное происхождение. Такие материалы могут стимулировать деление клеток, способствуя восстановлению поврежденных тканей.
Ученые из Института цитологии РАН исследовали свойства биокомпозита на основе фибриллярного коллагена и фиброина шелка для восстановления костной ткани. Фибриллярный коллаген — основной компонент соединительной ткани — при этом служил матрицей, а фиброин шелка выступал в роли «наполняющего агента».
«Компоненты биокомпозита были выбраны не случайно. Коллаген — это единственный материал, который в условиях in vitro (в пробирке) способен воссоздать нативный фибриллярный коллаген. Он биосовместим, но механически непрочен. Фиброин шелка имеет остеоиндуктивные свойства, то есть способствует делению и росту клеток костной ткани, а также он обладает высокой механической прочностью и устойчив к биодеградации. Поэтому мы решили совместить эти соединения в едином гелевом препарате», — рассказала Диана Дарвиш, кандидат технических наук, младший научный сотрудник Института цитологии РАН.
Авторы получили фибриллярный коллаген из сухожилий крысиных хвостов, а фиброин шелка — из коконов тутового шелкопряда. Затем, сочетая их в разных пропорциях, ученые синтезировали гелевые биокомпозиты. Анализ механических свойств показал, что полученные материалы имеют в 4–5 раз большую устойчивость к сжатию, чем исходный коллаген.
Кроме того, ученые проследили, как биокомпозит деградирует (разлагается) в условиях, имитирующих внутреннюю среду человеческого организма. Оказалось, что в зависимости от содержания фиброина в геле материал полностью растворяется за месяц или больший срок. Способность к биодеградации позволит избежать дополнительных хирургических вмешательств, чтобы изъять материал после восстановления кости.
Эксперименты на клеточных культурах показали, что гели нетоксичны и не снижают жизнеспособность клеток. Более того, они стимулируют деление мезенхимальных стволовых клеток, их дифференцировку в клетки костной ткани, а также минерализацию — процесс, необходимый для формирования костной ткани.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
