Сложные переломы костей с трудом поддаются лечению. Иногда требуется полностью удалить поврежденную кость и заменить ее костной тканью, полученной из другого участка тела. Но новый экспериментальный материал может предложить людям менее радикальную альтернативу. Он позволит “отстраивать” кости с помощью микроскопических роботов.
Технология разрабатывается учеными из шведского Университета Линчёпинга и японского Университета Окаямы. Разработчики вдохновлялись мягкой соединительной тканью, называемой “родничком”. Это мягкий неокостеневший участок черепа человеческих младенцев, который позволяет их головам быть мягкими и гибкими, когда они проходят через родовой канал. Родничок полностью окостеневает примерно к двухлетнему возрасту.
Послушный “цемент” для костей
Новый материал представляет собой тонкую полосу полученного из водорослей гидрогеля. Одна сторона этой ленты покрыта электроактивным полимером, называемым полипирролом, а другая содержит биомолекулы, известные как нанофрагменты плазматических мембран клеточного происхождения (PMNF).
Когда на материал подается низковольтный электрический ток, электроактивный полимер увеличивается в объеме. Поскольку он нанесен только на одну сторону ленты, это расширение заставляет полосу заворачиваться в противоположную сторону. Управляя напряжением, можно заставить полосу свернуться в полукруг или спираль.
Далее в дело вступают нанофрагменты PMNF Поскольку они получены из клеток, участвующих в процессе развития кости, они естественным образом минерализуются и затвердевают при помещении внутрь человеческого тела. Таким образом, мы получаем управляемый материал, работающий как “цемент” для сломанных костей.
Микроскопические роботы
По словам ученых, из этого материала можно создать крошечных микроботов, которые будут с помощью обычного шприца вводиться в области сложных переломов. Управляя этими роботами при помощи электрического тока, можно направить их в конкретные точки и, таким образом, отстроить заново сломанную кость.
В лабораторных экспериментах ученые успешно заставили тонкие полоски нового материала обернуться вокруг куриных костей в среде, похожей на организм человека. Эти полоски впоследствии затвердели и превратились в искусственную кость, которая срослась с куриной костью.
Исследование опубликовано в журнале Advanced Materials.
