Ученые из Красноярского научного центра СО РАН совместно с коллегами создали полностью биоразлагаемые пластиковые 3D-каркасы для регенерации костной ткани. Прочные биосовместимые импланты выполнены из полимера, который способен со временем «рассасываться» в организме, оставляя вместо себя полноценную восстановленную кость. Разработка описана в статье, опубликованной в журнале International Journal of Molecular Sciences.
Исследователи разработали полностью биоразлагаемые 3D-каркасы для регенерации костной ткани. Они не содержат стимуляторов, позволяют наращивать костную ткань в поврежденном месте, и подходят для использования при костных дефектах.
Каркас изготовлен из разрушаемого биоразлагаемого полимера оксипроизводных жирных кислот природного происхождения. Он был синтезирован при помощи бактерий штамма Cupriavidus eutropus. Из исходного полимера ученые вытянули пластиковые «нити», из которых при помощи 3D-принтера напечатали каркас — его прочность сопоставима с прочностью костной ткани.
Эксперименты на свиньях показали, что что остеобласты (клетки, образующие костную ткань), активно заселяли поверхность каркаса, проникали в его структуру. Клетки распространялись по каркасу, покрывали его поверхность и заполняли все пространство. Это позволило организму сформировать костную ткань и восстановить анатомическую структуру бедренной кости за 5 месяцев.
При этом сам каркас способен медленно (от нескольких месяцев до нескольких лет) разрушаться в организме. Полимер, на основе которого он создан, распадается на мономеры масляной кислоты — обычный метаболит всего живого, под воздействием ферментов крови, тканевой жидкости и клеток макрофагов. Это объясняет высочайшую биологическую совместимость этих полимеров.
Результаты эксперимента и первоначальная оценка остеопластических свойств 3D-каркасов говорят об их перспективности для формирования костной ткани. Разработанные имплантаты пригодны для реконструкции дефектов костной ткани в качестве имплантатов для регенерации дефектов костной ткани человека и перспективны для дальнейших исследований, считают авторы.
