20 октября 2020, вторник, 06:59
VK.comFacebookTwitterTelegramInstagramYouTubeЯндекс.ДзенОдноклассники

НОВОСТИ

СТАТЬИ

PRO SCIENCE

МЕДЛЕННОЕ ЧТЕНИЕ

ЛЕКЦИИ

АВТОРЫ

21 мая 2020, 13:00

Предложен новый материал для восстановления костной ткани

Костная ткань под микроскопом
Костная ткань под микроскопом
Berkshire Community College Bioscience Image Library/Flickr

Ученые из Владивостока нашли способ, который позволяет получать биологически активный порошок силиката кальция для восстановления костной ткани, утратившей свои физиологические функции. Для синтеза порошка использовали золь-гель технологию с элементами темплатного синтеза. Новый материал востребован для восстановления костных дефектов в стоматологии и челюстно-лицевой хирургии. Исследования поддержаны грантом Российского научного фонда (РНФ). Статья с итогами работы опубликована в журнале Powder Technology, кратко о достигнутых результатах сообщается в пресс-релизе РНФ.

Существует четыре типа остеопластических материалов для восстановления костной ткани: аутогенные, когда донором является сам пациент, аллогенные, когда донором является другой человек, ксеногенные, когда донором является животное, и синтетические, то есть химически приготовленные. Авторы исследования продемонстрировали преимущества использования синтетических веществ. При создании медицинских имплантатов к биоматериалам предъявляются определенные требования. Во-первых, они не должны оказывать отрицательного влияния на живые системы. Во-вторых, искусственной кости необходима пористая структура — только тогда клетки костной ткани и кровеносные сосуды прорастают внутрь имплантата. В-третьих, необходимо, чтобы материал обладал биологически активными свойствами, то есть мог влиять на физиологические процессы в организме. Вместе с тем его компоненты не должны конкурировать между собой в реакциях внутри клеток и препятствовать росту костей.

В качестве исходного сырья используются распространенные дешевые и доступные природные ресурсы, а технологии позволяют делать их «живыми». Авторы статьи для получения синтетического порошка используют материал из волластонита — синтетического силиката кальция — и гидроксиапатита, являющегося минеральной основой зубов и костей. Добавление к ним полимерного латекса и углеродного волокна позволяет создать пористую структуру, которая необходима для костных имплантатов. Такой композит получили сочетанием золь-гель технологии с темплатным синтезом.

Золь-гель технология – одна из наиболее эффективных и относится к классу разработок «мокрого» синтеза, то есть когда компоненты получают из раствора. Темплатный синтез хорош тем, что можно легко управлять структурой, формой и размером материала. Сочетание золь-гель технологии с темплатным синтезом позволяет получить вещество заданной микроструктуры. Когда идет синтез вещества из сырья в растворе, в золь-гель процесс вводится матрица (темплат) определенной формы и размера. После синтеза вещества его удаляют, и остается определенная форма в объеме материала. Так, если подобрать матрицу нужного размера, например, соизмеримого размеру пор у натуральной кости, то текстура имплантата будет подобна природной структуре. Преимущество созданных синтетических материалов в том, что их характеристики и свойства можно изменять в процессе синтеза. Например, добавка гидроксиапатита химически стимулирует рост костной ткани, а добавки наночастиц благородных металлов — золота и серебра — придают имплантатам антибактериальные и противовоспалительные свойства.

Прежде чем тестировать материал на животных, ученые провели эксперимент на клеточных культурах. Поведение полученных биокомпозитов исследовали на нейтрофилах и макрофагах, которые формируют иммунитет живого организма и реагируют на внедрение чужеродного тела, в этом случае — имплантата. Результаты показали хорошую совместимость материала с живыми клетками.

Далее полученный материал проверили на кролике с удаленным зубом: биокомпозит имплантировали в место дефекта. Во время эксперимента учитывалось состояние материала и окружающих его тканей. Исследования тканей под микроскопом и мультиспиральная компьютерная томография показали, что композит активно интегрируется в область удаленного зуба, наполняется соединительными тканями и кровеносными сосудами, при этом он не вызывает воспаления или омертвления окружающих костных тканей. Основные показатели общего анализа крови животного оставались в пределах нормы в течение всего эксперимента. Отслеживание основных клинико-биохимических показателей крови выявило отсутствие прямого токсического воздействия имплантата на организм.

«Полученные из этих материалов искусственные заменители кости можно считать высококачественным продуктом, ведь их исключительная биологическая совместимость позволяет протезировать различные типы костных дефектов. Это относительно дешевые и доступные биоматериалы из отечественного сырья, получение которых осуществляется простым технологическим способом. В будущем имплантаты могут поступить в промышленное производство и будут востребованы и в области персонализированной медицины», — отмечает Евгений Папынов, руководитель проекта по гранту РНФ, кандидат химических наук, заведующий лабораторией композиционных и керамических функциональных материалов Института химии ДВО РАН.

В разработке также принимали участие ученые из Дальневосточного федерального университета. Тестирование биоматериалов проводилось специалистами Тихоокеанского государственного медицинского университета и ветеринарной клиники, включая сопровождение лабораторных исследований.

Обсудите в соцсетях

«Ангара» Африка Византия Вселенная Гренландия ДНК Иерусалим КГИ Луна МГУ МФТИ Марс Монголия НАСА РБК РВК РГГУ РадиоАстрон Роскосмос Роспатент Росприроднадзор Русал СМИ Сингапур Солнце Титан Юпитер акустика антибиотики античность антропогенез археология архитектура астероиды астрофизика бактерии бедность библиотеки биоинформатика биомедицина биомеханика бионика биоразнообразие биотехнологии блогосфера вакцинация викинги вирусы воспитание вулканология гаджеты генетика география геология геофизика геохимия гравитация грибы дельфины демография демократия дети динозавры животные здоровье землетрясение змеи зоопарк зрение изобретения иммунология импорт инновации интернет инфекции ислам исламизм исследования история карикатура картография католицизм кельты кибернетика киты клад климатология клонирование комары комета кометы компаративистика космос культура культурология лазер лексика лженаука лингвистика льготы мамонты математика материаловедение медицина металлургия метеориты микробиология микроорганизмы мифология млекопитающие мозг моллюски музеи насекомые наука нацпроекты неандертальцы нейробиология неолит обезьяны общество онкология открытия палеоклиматология палеолит палеонтология память папирусы паразиты перевод питание планетология погода политика право приматы природа психиатрия психоанализ психология психофизиология птицы путешествие пчелы ракета растения религиоведение рептилии робототехника рыбы сердце смертность собаки сон социология спутники старение старообрядцы стартапы статистика такси технологии тигры топливо торнадо транспорт ураган урбанистика фармакология физика физиология фольклор химия христианство цифровизация школа экзопланеты экология электрохимия эпидемии эпидемиология этология язык Александр Беглов Алексей Ананьев Дмитрий Козак Древний Египет Западная Африка Латинская Америка НПО «Энергомаш» Нобелевская премия РКК «Энергия» Российская империя Сергиев Посад Солнечная система альтернативная энергетика аутизм биология бозон Хиггса вымирающие виды глобальное потепление грипп защита растений инвазивные виды информационные технологии искусственный интеллект история искусства история цивилизаций исчезающие языки квантовая физика квантовые технологии климатические изменения компьютерная безопасность компьютерные технологии космический мусор криминалистика культурная антропология культурные растения междисциплинарные исследования местное самоуправление мобильные приложения научный юмор облачные технологии обучение одаренные дети педагогика персональные данные подготовка космонавтов преподавание истории продолжительность жизни происхождение человека русский язык сланцевая революция физическая антропология финансовый рынок черные дыры эволюция эволюция звезд эмбриональное развитие этнические конфликты ядерная физика Вольное историческое общество Европейская южная обсерватория жизнь вне Земли естественные и точные науки НПО им.Лавочкина Центр им.Хруничева История человека. История институтов дело Baring Vostok Протон-М 3D Apple Big data Dragon Facebook Google GPS IBM MERS PayPal PRO SCIENCE видео ProScience Театр SpaceX Tesla Motors Wi-Fi

Редакция

Электронная почта: polit@polit.ru
Телефон: +7 929 588 33 89
Яндекс.Метрика Top.Mail.Ru
Свидетельство о регистрации средства массовой информации
Эл. № 77-8425 от 1 декабря 2003 года. Выдано министерством
Российской Федерации по делам печати, телерадиовещания и
средств массовой информации. Выходит с 21 февраля 1998 года.
При любом использовании материалов веб-сайта ссылка на Полит.ру обязательна.
При перепечатке в Интернете обязательна гиперссылка polit.ru.
Все права защищены и охраняются законом.
© Полит.ру, 1998–2020.