Инновационное решение для ускорения регенерации костной ткани было разработано международной группой исследователей. Ведущую роль в этом проекте сыграли ученые Томского политехнического университета (ТПУ). Результаты их работы были опубликованы в научном издании ACS Applied Materials & Interfaces.
Команда ученых создала уникальные композитные каркасы, известные как скаффолды, на основе природных биополимеров. Эти структуры предназначены для стимуляции и поддержки процесса восстановления костной ткани. Особенность разработки заключается в комбинации двух перспективных технологий: использование пьезоэлектрического полимера РНВ и композитных магнитных нанонаполнителей на основе магнетита и оксидов графена.
Директор международного научно-исследовательского центра "Пьезо- и магнитоэлектрические материалы" ТПУ Роман Сурменев отметил, что их команда длительное время изучает применение магнитоактивных материалов в регенеративной медицине. Он подчеркнул безопасность этих технологий, которые позволяют магнитным полям глубоко проникать в ткани без их нагрева или затухания сигнала.
Исследование выявило ряд уникальных свойств разработанных скаффолдов. Их микроволокна обладают высокопористой и шероховатой структурой, что создает благоприятные условия для адгезии клеток. Кроме того, внедрение магнитных наполнителей способствует ускоренной биодеградации каркасов PHB, что происходит благодаря образованию пор на поверхности композитных волокон и увеличению содержания полимерной аморфной фазы.
Лада Шлапакова, инженер-исследователь центра, отметила потенциал этой разработки для создания новых типов имплантатов. Она предположила, что такие инновации могут существенно улучшить качество жизни людей с патологиями костной ткани, предлагая более эффективные и безопасные методы лечения.
Эффективность новых скаффолдов была подтверждена в ходе экспериментов на крысах. Композитные каркасы имплантировали в бедренные кости грызунов для восстановления дефектов. Результаты показали успешное восстановление костной ткани после применения переменной магнитной стимуляции. Этот эффект достигается благодаря синергии нескольких факторов: повышенной шероховатости поверхности, наличию гидрофильных групп вблизи поверхности, а также магнитоэлектрическим и магнитомеханическим свойствам материала.
Исследователи также отметили, что включение магнитоактивных наполнителей значительно влияет на устойчивость скаффолдов во времени, что является важным фактором для долгосрочной эффективности имплантатов.
В проекте приняли участие ученые из различных научных учреждений России, включая Московский государственный университет им. Ломоносова, Научно-исследовательский институт морфологии человека имени академика А. П. Авцына, федеральный исследовательский центр "Фундаментальные основы биотехнологии" РАН. Международное сотрудничество было представлено участием специалистов из Университета Авейру (Португалия).
