ПРИШЛИТЕ СВОЮ НОВОСТЬ!
Лента новостей
Выбрать категорию:
22 февраля
21 февраля
20 февраля
19 февраля
18 февраля
17 февраля
15:37
ЭНЦИКЛОПЕДИЯ ДОБРА
16 февраля
15 февраля
14 февраля
13 февраля
12 февраля
11 февраля
10 февраля
09 февраля
08 февраля
07 февраля
06 февраля
05 февраля
04 февраля
03 февраля
02 февраля
01 февраля
31 января
30 января
29 января
28 января
27 января
26 января
25 января
24 января
23 января
22 января
21 января
20 января
ГОЛОСОВАНИЕ
Нужна ли астрономия в качестве школьного предмета?

Томская область: Ученый лаборатории ТПУ исследует новый материал, способный «превращаться» в компоненты костной ткани

13 декабря, 13:56

 

13 декабря — Молодёжные новости. Ведущий научный сотрудник Лаборатории новых лекарственных форм центра RASA Томского политехнического университета Дмитрий Горин в составе международной группы ученых работает над одной из задач тканевой инженерии — задачей регенерации костной ткани. Разработано новое покрытие из минерала фатерита (ватерита) для нановолокнистого материала, использующегося в качестве каркаса для роста клеток костной ткани.

Работа выполнена при участии коллег из Саратовского государственного университета имени Н.Г. Чернышевского, Гентского университета (Бельгия) и Института кристаллографии имени А.В. Шубникова РАН (Москва).

Ученые получили нетканый материал поликапролактон (poly-ε-caprolactone — PCL) методом электроформования. Эта технология была создана в СССР в 30-х годах прошлого века, но долгое время была засекречена. Потом ее открыли вновь, уже в США. В регенеративной медицине нетканые материалы, полученные методом электроформования, могут быть успешно использованы как каркасы тканеинженерных материалов из-за их уникальных физико-химических свойств, благодаря их наноструктурной природе.

Далее на матрицу, состоящую из волокон поликапролактона, было нанесено новое покрытие — фатерит — биоминерал, обнаруженный в природе как составляющая часть скелета некоторых брюхоногих моллюсков.

«Опубликованная нами работа открывает новые возможности для создания каркасов для роста костной ткани, и в этом плане она является действительно новой и оригинальной. Особенность работы заключается в том, что мы взяли хорошо известную матрицу из поликапролактона и вырастили на поверхности ее нановолокон покрытие из одной из полиморфных модификаций карбоната кальция (CaCO3), фатерита, — очень интересного материала с точки зрения доставки лекарств, так как он имеет пористую структуру. Кроме того, в организме фатерит при определенных условиях может перекристаллизовываться в компоненты костной ткани. Поэтому композит фатерит/поликапролактон является перспективным материалом для создания костных имплантов», — комментирует соавтор исследования, доктор химических наук Дмитрий Горин, ведущий научный сотрудник Лаборатории новых лекарственных форм центра RASA Томского политехнического университета, а также профессор Саратовского государственного университета.

Чтобы клетки начали расти, им нужно предоставить основу. Эта основа может быть различной: нужно подобрать именно ту, свойства которой обеспечивают быстрый рост клеток, а, следовательно, быструю регенерацию тканей. К этому материалу предъявляются определенные требования по проницаемости среды для различных веществ, а также паропроницаемости. После трансплантации каркас запускает процесс роста клеток, а затем деградирует. По словам Дмитрия Горина, если речь идет о создании будущей костной ткани, то в этом случае деградация композитного каркаса будет идти достаточно медленно, около месяца и более, чего вполне достаточно для замещения импланта новообразованной костной тканью.

Основой является наноструктурированная  матрица из поликапролактона, на поверхность волокон которой нанесены поликристаллические агрегаты фатерита, который при перекристаллизации в организме превращается в гидроксиапатит — минерал, из которого состоит скелет человека. Такое превращение возможно благодаря взаимодействию импланта с кровью и другими биологическими жидкостями. 

«Костные импланты актуальны, когда речь идет о дефекте в кости, который возместиться сам не может. Сейчас мы ведем работу по созданию костных имплантов вместе с коллегами из Саратовского научно-исследовательского института травматологии и ортопедии», — говорит Дмитрий Горин.

Волокна из поликапролактона получают методом электроформования. Принцип метода заключается в том, что раствор полимера под давлением подается в иглу и за счет разности потенциалов, приложенной между иглой и вторым электродом, формируется нить с субмикронным диаметром. Нить свободно падает на подложку, являющуюся вторым электродом, и формирует нетканный материал.

Полученные нити можно сделать ориентированными, но для описанных в статье задач они должны были быть расположены хаотично, неупорядоченно. Современные мембранные материалы, использующиеся в изготовлении одежды, являются проницаемыми для пара, но не пропускают воду, и делаются по той же технологии.

В дальнейшем ученые предполагают изучить поведение нового материала импланта in vivo (в живом организме) для того, чтобы выяснить возможность применения данного материала для регенерации костной ткани.

Подробнее с исследованием можно ознакомиться в научной статье, опубликованной в журнале Journal of Biomedical Materials Research Part A.

Фатерит — нестабильный поликристалл, в поры (размером до 30 нм) которого можно инкапсулировать полезные вещества в процессе роста. Фатерит можно кристаллизовать из раствора хлорида кальция (CaCl2) и кабоната натрия (Na2CO3) в определенных условиях: такой синтез будет называться гомогенным. А можно растить кристаллы на заранее подготовленной подложке, что и происходило в данном случае. При формировании покрытий ученые использовали ультразвуковую обработку и подбирали оптимальные условия синтеза, среди которых большую роль играют концентрации исходных веществ и длительность протекания реакции. В поры в кристаллах фатерита во время его роста можно поместить как низкомолекулярные вещества (антибиотики, например), так и факторы роста (вещества, влияющие на рост костной ткани). Высвобождение полезных веществ из структуры фатерита происходит одновременно с его перекристаллизацией при взаимодействии в организме с кровью, или другой средой, в которой есть фосфат-ионы. Это свойство делает фатерит перспективным материалом для адресной доставки лекарств. 

В природе фатерит — очень редкий минерал ввиду того, что его структура неустойчива в условиях поверхности Земли. У фатерита есть два гораздо более распространенных аналога с той же химической формулой (CaCO3): арагонит и, самый широко встречающийся, кальцит. Подобные явления — существование вещества с одной химической формулой, но с разными типами кристаллической структуры  — носят в минералогии название «полиморфизм».

 

Информация и фото предоставлены пресс-службой ТПУ

 

#мымир #мир #молодежь 

#инициатива #развитие #СМИ 

#МИАМИР #молодежныеСМИ #позитив

#добро