Создан каркас, который сам выращивает костную ткань

Биоинженеры из Массачусетского технологического института (США) создали каркас, покрытый тончайшей мембраной, которая пропитана факторами роста. Когда каркас имплантируется в поврежденную кость, факторы роста начинают медленно выделяться, и в поврежденном участке формируется здоровая новая костная ткань.

По словам авторов, такой каркас заметно улучшит существующие методы лечения серьезных повреждений и травм костей. Этот метод также может стать альтернативой уплотнения костной ткани перед постановкой зубных имплантов.

Как объясняют исследователи, существует два основных фактора роста, которые влияют на формирование костей: фактор роста тромбоцитов (PDGF) и костный морфогенетический белок 2 (BMP- 2), который воздействует на образование хряща и кости.

Причем, сразу после повреждения кости одним из первых выделяется фактор PDGF, а затем уже начинают действовать другие факторы, включая BMP-2. Они создают необходимую для формирования кости среду, включая кровеносные сосуды. По словам авторов, предыдущие попытки воссоздания костной ткани с помощью этих факторов роста часто были неудачными. Проблема, по большей части, состояла в сложности доставить эти факторы роста в нужное травмированное место. Другая сложность заключалась в том, что необходимо было доставлять эти факторы постепенно в очень небольшом количестве.

По словам ведущего автора разработки доктора Паулы Хаммонд (Paula Hammond), необходимо несколько условий, чтобы кость восстановилась. Для этого нужно, чтобы факторы роста поступали очень медленно в количестве нанограмма или микрограмма. Затем необходимо, чтобы в работу включились стволовые клетки костного мозга, очень важно также, чтобы сформировалась сосудистая система, которая доставляла бы эти компоненты к месту поражения.

Как раз так работает созданный учеными каркас. Этот очень тонкий каркас толщиной примерно 0,1 миллиметра пропитан 40 слоями факторов роста PDGF и 40 слоями BMP- 2. При этом, факторы роста высвобождаются с разной скоростью.

Пока действие этого каркаса ученые испытали на крысах с различными дефектами черепа. После того как каркас был имплантирован, факторы роста, как и было задумано, стали высвобождаться с разной скоростью. Когда они заработали вместе, то стал формироваться слой костной ткани, совершенно аналогичный обычной ткани по своему внешнему виду и свойствам.

«Используя такую комбинацию, мы можем ускорить не только рост ткани. Но также и образование сосудистой системы, которая обеспечивает доставку стволовых клеток и предшественников остеобластов (это молодые клетки кости, которые синтезируют межклеточное вещество – матрикс) и других игроков всего процесса для того, чтобы они выполняли свою работу», - говорит доктор Хаммонд.

Другое преимущество данного каркаса, добавляют авторы, состоит в том, что через несколько недель он сам растворяется.

Теперь ученые планируют протестировать его действие на более крупных животных. А если все пройдет успешно, то начать клинические испытания.

Статья с описанием нового каркаса опубликована в последнем номере журнала PNAS.