Биостекло для восстановления хрящей

Хрящевая ткань представляет собой эластичную соединительную ткань, преимущественно локализующуюся в суставах, в том числе между позвонками, где она выполняет амортизационную функцию. На протяжении всей жизни хрящи подвергаются большим нагрузкам и часто повреждаются или изнашиваются. При этом, к сожалению, хрящевая ткань восстанавливается гораздо хуже, чем другие разновидности соединительной ткани.

В компьютерной анимации исследователи демонстрируют, каким образом каркас может быть имплантирован в коленный сустав для стимуляции роста хрящевых клеток и восстановления поврежденного хряща.

Исследователи имперского колледжа Лондона и университета Милана-Бикокка разработали материал, обладающий амортизационными свойствами и способностью выдерживать весовую нагрузку, аналогичными соответствующим качествам хрящевой ткани. Получивший название «биостекло» материал можно модифицировать для получения разных свойств и разработчики планируют использовать его для создания имплантов для замены поврежденных межпозвоночных дисков. Они также надеются, что новый материал обладает способностью стимулировать рост хрящевых клеток в коленных суставах, чего специалистам до сих пор добиться не удавалось.

На видео исследователи демонстрируют амортизационные свойства биостекла, отскакивающего от поверхности стола.

Биостекло состоит из оксида кремния и органического пластика – полимера поликапролактона – и обладает свойствами, которыми должна обладать хрящевая ткань, а именно гибкостью, прочностью, долговечностью и эластичностью. Его можно производить в форме биоразлагаемых чернил, пригодных для создания трехмерных структур или каркасов, способствующих формированию и росту хрящевых клеток в коленном суставе. Они уже продемонстрировали жизнеспособность данного подхода в лабораторных экспериментах.

Помимо всего этого биостекло обладает способностью к самовосстановлению повреждений, что повышает качество импланта и облегчает трехмерную печать в случае использования его жидкой формы.

На видео исследователи демонстрируют способность биостекла к самовосстановлению после разрезания на две части.

Одна из разработанных авторами разновидностей биостекла может быть использована для лечения восстановления повреждений межпозвоночных дисков. При истончении хрящевых дисков между позвонками пациенты испытывают сильную боль при движении. Традиционный подход к лечению в таких случаях заключается в скреплении позвонков между собой, что ограничивает подвижность позвоночника. Исследователи надеются, что в будущем эта проблема будет решаться с помощью имплантов из разработанного ими материала.

Вторым перспективным направлением применения биостекла является лечение повреждений хрящей коленного сустава. В настоящее время хирурги прибегают к замещению поврежденного хряща рубцовой тканью, однако в конечном итоге многим пациентам приходится прибегать к операции по замене коленного сустава.

Авторы планируют создавать из жидкой разновидности биостекла трехмерные биоразлагаемые каркасы, которые после имплантации в коленный сустав будут одновременно замещать поврежденный хрящ и способствовать росту хрящевых клеток внутри пронизывающих их микроскопических пор. Со временем такие каркасы будут разлагаться, оставляя после себя новые хрящи, обладающие механическими свойствами, сопоставимыми со свойствами исходной хрящевой ткани.

Один из разработчиков биостекла профессор Джулиан Джонс (Julian Jones) отмечает, что первый прототип биостекла появился уже в 1960-х годах и изначально предназначался для восстановления повреждения костей у перенесших ранения участников войны во Вьетнаме. А результаты проведенного авторами исследования свидетельствуют о том, что эластичная версия этого материала может быть использована для восстановления повреждений хрящевой ткани.

В ближайшем будущем авторы планируют заняться разработкой метода хирургического введения имплантов. Они отмечают, что для проведения клинических исследований обоих предложенных подходов предстоит преодолеть еще немало сложностей, в том числе регуляторного характера, а до их появления на рынке пройдет не менее 10 лет.

Евгения Рябцева
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru по материалам Imperial College London: New bio-glass could make it possible to re-grow or replace cartilage.

18.05.2016