Материалы портала «Научная Россия»

Ученые ТПУ вместе с российскими и зарубежными коллегами выяснили, что стронций и кремний повышают биоактивность имплантатов

Ученые ТПУ вместе с российскими и зарубежными коллегами выяснили, что стронций и кремний повышают биоактивность имплантатов
Нано- и микрочастицы кремния и стронция, внедренные в структуру скаффолда – специального композита для регенеративной медицины, побуждают костную ткань восстанавливаться быстрее

Ученые Томского политехнического университета вместе с коллегами из России, Германии и Словении провели комплексное исследование специальных композитных материалов для регенеративной медицины — скаффолдов — с различными включениями в виде неорганических нано- и микрочастиц модифицированного гидроксиапатита. Такие скаффолды выполняют роль строительных лесов или каркасов, которые помогают кости быстрее восстанавливаться в случае переломов и травм. Проведенные биологические исследования на клетках показали, что нано- и микрочастицы кремния и стронция, внедренные в структуру скаффолда, повышают его биоактивность, а значит костная ткань будет восстанавливаться быстрее. Результаты исследования опубликованы в журнале European Polymer Journal (IF: 3,741, Q1), сообщает пресс-служба ТПУ.

Создание скаффолдов и их исследования — перспективное направление в биомедицине. Скаффолды представляют собой материалы из тонких полимерных нитей, переплетенных между собой. Их размещают в месте костного дефекта — например, перелома — в качестве каркаса для новых костных клеток. Новая костная ткань прорастает сквозь скаффолд и заполняет место перелома. Когда кость полностью восстанавливается, полимер растворяется в организме. Скаффолды из различных материалов уже внедряются в медицинскую практику, однако оставляют для исследователей еще много вопросов.

«Основная проблем заключается в том, что полимерные скаффолды обладают недостаточно биоактивной поверхностью. А биоактивные свойства подразумевают стимулирование процессов регенерации, — говорит один из авторов статьи, руководитель центра “Физическое материаловедение и композитные материалы” ТПУ Роман Сурменев. — Чтобы увеличить биоактивность, к полимеру традиционно добавляют гидроксиапатит — это минеральная составляющая кости. Но мы решили добавить в этот состав еще и микрочастицы кремния и стронция. Новизна этой работы заключается в том, что мы впервые провели комплексное сравнение биоактивных свойств скаффолдов с обычным гидроксиапатитом и с добавлением частиц кремния и стронция».

В своем исследовании ученые работали со скаффолдами из полимера поликапролактон. Это самый распространенный материал для получения скаффолдов. Сами скаффолды они получали методом электроспиннинга — вытягивали тончайшие волокна из полимерного раствора под действием электрического поля. Гидроксиапатит и частицы кремния и стронция внедрялись в структуру скаффолда на стадии его создания — добавлялись в исходный полимерный раствор.

«Кремний и стронций работают как антагонисты. Частицы кремния стимулируют формирование новых костных клеток — остеобластов, а стронций влияет на их разрушение. Так мы повторяем естественные процессы в кости — костная ткань постоянно возобновляется, в ней формируются новые клетки, и разрушаются старые», — поясняет Роман Сурменев.

Биологические исследования и антибактериальные тексты проводились в России и в Словении.

«Через 21 день проведения эксперимента на скаффолдах с добавками кремния и стронция было больше клеток, чем на скаффолдах только с гидроксиапатитом. Это говорит об их большей биологической активности. Кроме того, антибактериальные тесты показали, что скаффолды с добавками обладают достаточными антибактериальными свойствами и не провоцируют воспалительных процессов», — отмечает ученый.

Следующий шаг в этом исследовании — эксперименты на лабораторных животных, которые сейчас проводятся в Саратовском государственном медицинском университете.

Добавим, исследование проводится в сотрудничестве с Институтом фотонных исследований и синхротронного излучения Технологического института Карлсруэ (Германия), Марбургским университетом имени Филиппа (Германия), Институтом Йозефа Стефана (Словения), Институтом теоретической и экспериментальной биофизики РАН и Институтом химии твердого тела и механохимии СО РАН.

Иллюстрация:образец скаффолда с микрочастицами кремнийсодержащего гидроксиапатита. Структура была воссоздана в Технологическом университете Карслруэ.

 

Источник: news.tpu.ru

кремний скаффолд стронций

Назад

Социальные сети

Комментарии

Авторизуйтесь, чтобы оставить комментарий

Информация предоставлена Информационным агентством "Научная Россия". Свидетельство о регистрации СМИ: ИА № ФС77-62580, выдано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций 31 июля 2015 года.