Новую архитектуру имплантов для ускоренной регенерации костной ткани предложили нижегородские учёные

Конструкции, которые позволят быстро восстанавливать крупные костные дефекты, предложили нижегородские учёные. Опыты на лабораторных животных уже показали, что регенерация кости с гетерогенными имплантами идёт в два раза быстрее, чем при стандартных имплантах с однородной структурой.

Разработку ведут биомедики Института клинической медицины Университета Лобачевского (Нижний Новгород), Приволжского исследовательского медицинского университета (Нижний Новгород), а также учёные Сеченовского университета (Москва), Института химической физики имени Н.Н. Семёнова РАН (Москва) и ФНИЦ «Кристаллографии и фотоники» РАН (Москва).

Даже использование собственной кости пациента не даёт гарантии полного закрытия дефекта, а костный материал от другого человека и вовсе может не прижиться. Главная цель авторов проекта – получить синтетические импланты с характеристиками, максимально близкими человеческой кости. Модель создаётся с помощью лазерной 3D-печати, в её ячейки заселяются стволовые клетки пациента, и вся конструкция имплантируется на повреждённый участок.

«Синтетическая костная ткань состоит из множества ячеек, которые повторяют неоднородную структуру кости: с крупными порами внутри импланта и более мелкими на поверхности. Такая структура позволяет прорастать кровеносным сосудам, а скорость биодеградации скаффолда соответствует скорости восстановления кости», – сообщила заведующая лабораторией молекулярно-генетических исследований Института клинической медицины ННГУ Дарья Кузнецова.

В ходе исследования учёные воссоздали фрагмент черепа мыши – наноскаффолды с трехслойной структурой. Импланты из биосовместимого материала на основе молочной кислоты напечатали на лазерном 3D-принтере в Сеченовском университете. Технология позволяет настраивать скорость биодеградации материала, чтобы скаффолд рассасывался по мере восстановления кости.

«Регенерацию кости показывал метаболический имиджинг, а биодеградацию импланта оценивали с помощью флуоресцентной микроскопии. Благодаря сочетанию этих методов визуализации за счёт собственного свечения клеток мы доказали, что доставка кислорода, питательных веществ, минерализация и другие процессы интенсивнее на гетерогенных скаффолдах», – рассказала Дарья Кузнецова.

В будущем авторы планируют усовершенствовать состав синтетической костной ткани и увеличить размер скаффолдов.

Исследование состоялось в рамках федеральной программы «Приоритеты 2030». Результаты опубликованы в международном научном журнале по биомедицине Stem Cell Research & Therapy.