Ученые Северского технологического института (СТИ) в Томской области разработали технологию получения материала, способного заменить часть кости человека, поврежденной в результате травм и переломов.
Людям, получившим перелом или страдающим возрастными заболеваниями суставов, сейчас ставят эндопротезы из титана. Однако даже лучшие биоинертные материалы — титан или керамика — из-за чужеродности человеческому организму могут служить лишь какое-то время, а затем отторгаются. Полученный северскими учеными препарат — на основе биологического гидроксиапатита — позволяет регенерировать костную ткань.
«Мы сделали материал, который организмом воспринимается как родной. В костном мозге находятся мезенхимальные стволовые клетки, которые всегда приходят туда, где поражена ткань. Наш материал они определяют, как вещество способное участвовать в биохимических процессах, начинают его растворять и перерабатывать таким образом, чтобы иметь возможность делиться. Деление и специализация стволовых клеток — это и есть регенерация. В результате биохимического процесса возникает родная костная ткань, со своими кровеносными сосудами и нервными клетками», — рассказал заведующий лабораторией функциональных композитных материалов СТИ НИЯУ МИФИ Виталий Гузеев.
Он также пояснил, что сейчас методы регенеративной медицины в основном предполагают перенос стволовых клеток в организм извне, из инкубатора. Положительный результат достигается только в том случае, если клетки удастся снабдить кровеносными сосудами. При этом хирург должен провести сложную операцию, и даже тогда вероятность того, что ткань приживется, равна 50 %.
Гидроксиапатит представляет собой порошок белого цвета, который при смешивании с биологическим полимером дает субстанцию, похожую на пластилин. Ученые называют ее «цементом»: пока его мнешь — он мягкий, как только наносишь на поврежденную кость — вещество становится твердым. Со временем организм растворяет этот «цемент» и вместо него выращивает собственную костную ткань. Препарат производится из костей животных, за счет чего и сохраняется его биологическая активность. По сути же, как поясняют разработчики, это кальций и фосфор.
«На основе гидроксиапатита мы сделали жидкий материал, который можно заправлять в 3D-принтер. Например, человеку, получившему черепно-мозговую травму, делают томографию, снимок отправляют на принтер, и он печатает элемент, точно соответствующую утраченному участку кости. Сам материал в процессе печати становится твердым», — сообщил профессор Гузеев.
Кроме того, ученым СТИ удалось упрочнить биологический «цемент» до такого состояния, что им можно заменить титановые пластины и шурупы. В отличие от известных резорбируемых материалов, на месте которых после их растворения остается полость, гидроксиапатит заменяется костной тканью.
Гидроксиопатит производится совместно с Федеральным медико-биологическим агентством и ООО «Биоимплант». Материал прошел доклинические и частично клинические испытания в больницах Северска, Москвы и Санкт-Петербурга, и сейчас идет процедура получения разрешения на продажу. «Цемент» будет выпускаться в коробке с двумя шприцами: один заправят суспензией гидроксиопатита, другой — биологическим полимером. Во время операции два препарата необходимо просто смешать, что легко может сделать медсестра. Ученые добились стерилизации всех компонентов, включая полимер.
«Еще одно из возможных применений — делать инъекции средства на основе гидроксиопатита людям, у которых начинают болеть суставы», в результате чего восстанавливается кальций фосфатный баланс организма и боли прекращаются— добавляет руководитель лаборатории СТИ Виталий Гузеев.
