Материалы портала «Научная Россия»

Ученые ТПУ продемонстрировали, что пьезоэлектрические композиты можно использовать для восстановления костной ткани

Ученые ТПУ продемонстрировали, что пьезоэлектрические композиты можно использовать для восстановления костной ткани
Электрические заряды, возникающие при давлении на пьезоэлектрик, активизируют клетки живой ткани, побуждая их расти и делиться

Ученые Томского политехнического университета продемонстрировали, что каркасы из пьезоэлектрического полимера с добавлением минеральных наночастиц могут с успехом использоваться для восстановления костной ткани, сообщает пресс-служба ТПУ. Такие композиты хорошо приживаются в организме и, преобразуя энергию сжатия-растяжения в электроимпульсы за счет пьезоэффекта, стимулируют рост костной ткани, ускоряя восстановление. Результаты исследования опубликованы в журнале Colloids and Surfaces B: Biointerfaces.

«В нашем исследовании мы сравнили свойства трех материалов для создания биодеградируемых каркасов. Помимо классического поликапролактона взяли пьезоэлектрический полимер и пьезополимер с добавлением биоактивных наночастиц. Электрические заряды, возникающие при механической деформации или давлении на пьезоэлектрик, активизируют клетки живой ткани, побуждая их расти и делиться. Поэтому полимеры с таким свойством очень перспективны для регенеративной медицины. Наш эксперимент показал, что наилучшим для восстановления костной ткани оказался третий вариант — гибридный биокомпозит», — говорит начальника центра технологий ТПУ Роман Сурменев.

Полимерные каркасы служат «строительными лесами» для живых клеток, формирующих новую костную ткань. Эти каркасы производят из биодеградируемых материалов: со временем, когда кость уже сформирована, материал каркаса распадается на простые вещества и выводится из организма. Для создания таких «опор» чаще всего используется поликапролактон — прочный и эластичный биоразлагаемый полимер. Однако ученые продолжают искать наиболее подходящие материалы для регенеративной медицины.

Для исследования ученые ТПУ выбрали полимер из группы полиоксиалканоатов, который обладает пьезоэлектрическими свойствами, как и природная кость.

Кроме того, исследователи расширили возможности материала, добавив в полимер наночастицы гидроксиапатита. Гидроксиапатит — синтетическое вещество, подобное минеральному компоненту скелета, применяется как составляющая материалов для ортопедии и стоматологии.

В ходе эксперимента ученые поместили на полимеры стволовые клетки. Эти клетки в организме дифференцируются практически в любые ткани любого органа, поэтому по их поведению можно делать выводы о пригодности полимера к имплантации. Исследование показало, что на поверхности биокомпозита с наночастицами оказалось примерно в полтора раза больше живых клеток, чем на других образцах. Это объясняется тем, что включение гидроксиапатита с кремнием увеличивает площадь поверхности полимерного каркаса, обогащает ее кальцием, фосфором и кремнием, улучшает смачиваемость.

«Кроме количественной оценки мы оценили и жизнеспособность клеток на полимерах. Через 24 часа после начала эксперимента на каждом из образцов выживаемость клеток была выше 80%, а на полимере с биочастицами она превысила 95%. Это доказывает, что пьезоэлектрический композит с применением неорганических наночастиц не только является биосовместимым, но и способствует клеточному росту», — поясняет Роман Сурменев.

Добавим, работа выполнена в сотрудничестве с коллегами из других городов России (Саратов, Санкт-Петербург) и Великобритании (Лондон). 

 

Источник: news.tpu.ru

гидроксиапатит пьезоэлектрический полимер

Назад

Социальные сети

Комментарии

Авторизуйтесь, чтобы оставить комментарий