Ученые совершили важный прорыв в технологии имплантирования металлических запчастей в человеческий скелет. Новое покрытие заставляет даже хрупкие кости срастаться с металлом, сначала усиливая, а затем блокируя воспаление.
Как правило, довольно сложно заставить титановый имплант связаться с окружающей костью. Эта задача усложняется еще сильнее, если пациент страдает остеопорозом.
Остеопороз приводит к низкой плотности кости. Это означает, что костная ткань хуже растет и слабее интегрируется в поверхность титанового импланта, например, искусственного бедра. В результате имплант может со временем выйти из строя.
Ученые из Китайского университета Макао, Нанкинского университета и Национального стоматологического центра Сингапура разработали новое покрытие, которое решает эту проблему. Покрытие химически нанесено на поверхность титанового импланта. Оно состоит из модифицированного гликана (полимера, состоящего из моносахарида) в сочетании с бисфосфонатом - препаратом для лечения остеопороза.
Как это работает?
Когда имплант с покрытием впервые прикрепляется к кости, пораженной остеопорозом, гликан побуждает близлежащие иммунные клетки макрофагов организма. Это инициирует воспаление, но именно этого добиваются ученые. Воспалительный процесс активирует костные клетки в области роста, так что кость, по сути, начинает интенсивно срастаться с титаном.
Как только новые костные клетки становятся полнофункциональными, они естественным образом выделяют фермент, щелочную фосфатазу. Фермент расщепляет гликан и бисфосфонат высвобождается с поверхности импланта. Он убивает те же макрофаги, которые ранее активировали костные клетки. С их исчезновением воспаление прекращается, а новая кость остается.
В тестах, проведенных на крысах, покрытие улучшило интеграцию костного импланта на 88,4%. “Интересно, что макрофаги, которые должны быть убиты во второй части процесса заживления, вносят основной вклад в высвобождение костеобразующих цитокинов на более ранней стадии”, - говорит профессор Университета Макао Чунмин Ван.
Статья об исследовании опубликована в журнале Advanced Functional Materials.
