Значительные утраты костной ткани, вызванные травмами, болезнями или другими причинами, представляют серьезную проблему для современной медицины. Однако новое исследование открывает перспективы более эффективного восстановления костей благодаря уникальному инъекционному гидрогелю, который под воздействием видимого света превращается в прочный материал для регенерации.
Фрагменты костей, такие как переломы, обычно заживают самостоятельно, но большие утраты (так называемые костные дефекты) часто не восстанавливаются естественным образом. В подобных случаях врачи прибегают к трансплантации костной ткани, извлекая её из других частей скелета пациента, например, из кости ноги. Однако такая операция сопровождается болью, требует сложного хирургического вмешательства и по сути лишь переносит проблему с одной части тела на другую.
Альтернативой трансплантации стали пористые материалы, имитирующие кость, которые размещаются в зоне дефекта. Клетки из окружающих тканей постепенно заполняют эти материалы, которые со временем полностью замещаются новой натуральной костной тканью. Однако подобные методики имеют свои недостатки, особенно если материал требует клея для фиксации, который может со временем терять прочность.
Другим подходом является использование гелей, которые инъецируются непосредственно в область дефекта и затем твердеют. Однако многие такие гели обладают слабой механической прочностью, долго застывают или плохо разлагаются в организме.
Новый гидрогель, разработанный профессором Хён Джун Ча и его командой из Корейского университета науки и технологий Поханга (POSTECH), устраняет эти недостатки. Он состоит из альгината (вещество из водорослей), биоинженерного белка мидий, кальциевых ионов, химического соединения фосфонодиола и светореактивного агента.
После введения в костный дефект гидрогель облучают безопасным видимым светом. Под его воздействием полимерные цепочки вещества соединяются, образуя прочный, пористый и биоразлагаемый материал, который надежно связывается с окружающей костной тканью. Одновременно внутри материала формируется аморфный фосфат кальция — соединение, схожее по структуре с костной тканью. Это ускоряет миграцию и размножение клеток, которые постепенно заменяют гидрогель настоящей костью.
Новый материал уже успешно протестирован на крысах с дефектами бедренной кости. О сроках начала испытаний на людях пока не сообщается.
«Разработанная нашей командой система инъекционного гидрогеля для регенерации костной ткани является инновационной альтернативой традиционным сложным методам лечения костных заболеваний и существенно продвинет технологию восстановления костей», — отметил профессор Ча.
Результаты исследования опубликованы в научном журнале Biomaterials.
