Если в суставе, например, в колене, повреждается хрящ, он заживает очень медленно - если заживает вообще. Но новый экспериментальный биогибридный материал может это исправить. Он не только замещает хрящевую ткань, но и способствует ее росту.
Одна из проблем искусственных хрящей заключается в том, что материал-заменитель должен быть достаточно гибким, чтобы изгибаться вместе суставом, но одновременно достаточно жестким, чтобы выдерживать постоянные нагрузки.
Ранее ученые пытались использовать и вещества из природных полимеров, и чисто синтетические материалы. Но ни один из подходов не сочетал ключевых качеств настоящего хряща, а значит не являлся идеальной заменой.
Чтобы решить эту проблему, команда Корнелльского университета (США) разработала биогибридный материал, состоящий из натуральных коллагеновых волокон, зафиксированных в синтетическом гидрогеле. Гель является цвиттерионным, что означает, что каждый ион внутри него положительно и отрицательно заряжен.
Когда гидрогель и коллаген смешиваются, ионы в геле взаимодействуют с положительно и отрицательно заряженными ионами в коллагеновых волокнах, вызывая самосборку последних во взаимосвязанную сеть, как в природном коллагене. Таким образом, полученный материал является одновременно прочным и упругим, но также мягким и гибким.
Тесты показали, что биогибрид «приближается к производительности» естественного суставного хряща. Он на 40 процентов эластичнее гидрогеля без добавлений коллагена и в 11 раз прочнее его. Кроме того, материал биосовместим. То есть, он буквально срастается с соседними хрящевыми клетками, которые проникают в него и размножаются.
«В конечном счете, мы хотим создать для регенеративной медицины что-то вроде каркаса, который сможет выдерживать некоторые начальные нагрузки, пока ткань полностью не регенерирует», - говорит профессор Николаос Буклас, один из авторов исследования.
Проще говоря, после установки в живой сустав такой биогибридный каркас не будет изнашиваться, а, наоборот, постепенно будет становиться более прочным и надежным. Это очень ценная технология, которая в будущем поможет людям решать множество проблем с суставами.
Исследование описано в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
