Подписаться на новости
  • Сенатор
  • ООО "Ай Вао"
  • Vitacoin

Как вырастить новую кость

Исследователи Массачусетского технологического института, работающие под руководством профессора Полы Хаммонд (Paula Hammond), разработали новый биоразлагаемый каркас для восстановления крупных дефектов костной ткани. При имплантации в зону повреждения каркас в течение нескольких недель медленно высвобождает нанесенные на него поверхность факторы роста, стимулирующие быстрое формирование новой костной ткани, практически не отличающейся от нормальной.

Двумя наиболее важными факторами роста кости являются фактор роста тромбоцитов (PDGF, platelet-derived growth factor) и морфогенетический белок кости-2 (BMP-2, bone morphogenetic protein). Синтез и высвобождение PDGF является одним из первых этапов восстановительного каскада, запускаемого организмом при травмах костной ткани. После этого для создания микроокружения, необходимого для привлечения и дифференцировки стволовых клеток, а также формирования вспомогательных структур, таких как кровеносных сосуды, запускается синтез других факторов, в том числе BMP-2.

Попытки лечения дефектов кости с помощью факторов роста не привели к желаемым результатам из-за невозможности точного контроля над скоростью введения и вводимыми дозировками. При введении больших доз с большой скоростью факторы роста быстро выводятся из зоны повреждения, что снижает их вклад в восстановление ткани и может приводить к нежелательным побочным эффектам.

Процесс восстановления протекает достаточно медленно, поэтому факторы роста должны поступать в зону повреждения постепенно в течение нескольких дней или недель. Для обеспечения такого режима авторы разработали очень тонкий пористый материал, покрытый слоями PDGF и BMP, из которого можно вырезать фрагмент в форме костного дефекта.

Каркас, толщина которого составляет примерно 0,1 миллиметра, представляет собой мембрану из биоразлагаемого полимера полилактида-ко-гликолида [poly(lactic-co-glycolic acid), PLGA], на которую методом послойной сборки сначала наносится примерно 40 слоев BMP-2, которые покрываются еще примерно 40 слоями PDGF. Это обеспечивает быстрое высвобождение PDGF и отложенное более медленное высвобождение BMP-2.

Авторы протестировали свою разработку на крысах с не подлежащими самостоятельному восстановлению дефектами черепа, размер которых достигал 8 мм в диаметре. PDGF, высвобождаемый в течение первых дней после имплантации, способствовал запуску восстановительного каскада и мобилизации различных клеток-предшественников в зоне повреждения. Эти клетки, в свою очередь, обеспечивали формирование новых тканей, в том числе кровеносных сосудов и других вспомогательных структур.

После этого более медленно высвобождаемый BMP-2 индуцировал превращение части незрелых клеток-предшественников в формирующие костную ткань остеобласты.

В результате в течение двух недель после имплантации в зоне повреждения формировался слой кости, по внешнему виду и механическим свойствам неотличимый от естественной костной ткани.

Разработчики уже запустили процесс патентования нового каркаса и планируют в ближайшее время протестировать его на более крупных животных моделях.

Статья Nisarg J. Shah et al. Adaptive growth factor delivery from a polyelectrolyte coating promotes synergistic bone tissue repair and reconstruction опубликована в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Евгения Рябцева
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru по материалам MIT: Engineering new bone growth

20.08.2014

Читать статьи по темам:

биомолекулы клетки-предшественники перелом регенерация тканевая инженерия Версия для печати
Ошибка в тексте?
Выдели ее и нажми ctrl + enter
назад

Читать также:

Лечение рассеянного склероза: SOX10 – еще одна надежда

Идентификация в клетках головного мозга человека фактора транскрипции SOX10, инициирующего процесс миелинизации нервных волокон, приближает ученых к возможности лечения рассеянного склероза путем пересадки пациентам клеток мозга, синтезирующих миелин.

читать

Неиссякаемый источник миелин-продуцирующих клеток

«В пробирке» клетки-предшественники нейроглии быстро перестают делиться, и пригодных для клеточной терапии миелинизирующих олигодендроцитов получается слишком мало. Учёным удалось преодолеть этот барьер.

читать

Способ профилактики тромбоза глубоких вен

Подавление активности фактора свертывания крови XIII уменьшает количество эритроцитов в тромбе, что в 2 раза сокращает его размер. Это открытие имеет большое значение для людей с высоким риском развития тромбоза глубоких вен.

читать

Кто виноват в болезни Альцгеймера – бета-амилоид или APOE4?

Бета-амилоид, образующий при болезни Альцгеймера нерастворимые бляшки в нервных клетках, традиционно считался основной причиной нейротоксичности при этом заболевании, однако в действительности дело обстоит не так просто.

читать

Инсульт под прицелом

Американские ученые обнаружили мишень для будущего нейропротекторного препарата в остром периоде инсульта – протеинкиназу Cdk5.

читать

Новая мишень для лечения диабета 2 типа

Сигнал, способствующий секреции инсулина и снижающий гипергликемию у животных с моделью диабета 2 типа, усиливается ингибированием нового фермента, открытого канадскими учеными.

читать