Хемобрионика в действии
Ученые впервые обнаружили похожие на живые «химические сады», образующиеся из солей металлов в водном растворе силиката натрия (жидком стекле) сотни лет назад.
Исследователи из Университета Бирмингема, Великобритания, использовали этот метод для разработки новых материалов на микро- и наноразмерных уровнях.
Они решили выяснить, можно ли использовать хемобрионику для формирования архитектуры, которая будет химически и структурно похожа на костную ткань человека, чтобы с ее помощью создавать основу для регенерации кости.
Группа использовала гель, насыщенный кальцием, в растворе фосфата и вырастила из него длинные полые гидроксиапатитовые трубки, которые по составу похожи на натуральную кость. Гидроксиапатит используется в качестве материала для восстановления поврежденных костей, но обычно его изготавливают в виде порошка или твердого блока, который затем необходимо формовать с последующей обработкой.
Индивидуальные структуры, выращенные исследователями, по толщине примерно соответствуют пряди человеческих волос. Гидроксиапатитовые трубки имеют отличительные особенности, в том числе пористую поверхность, которая способствует взаимодействию с живыми клетками.
Данное исследование демонстрирует сходство хемобрионически выращенных трубок со структурами, обнаруженными в костной ткани, такими как остеоны – длинные цилиндрические каналы в кости, в которых идут кровеносные сосуды.
Это не единственный пример действия хемобрионных принципов в природе. Например, на дне океана горячие, богатые минералами жидкости выбрасываются из гидротермальных источников и реагируют с холодной морской водой с образованием трубчатых структур.
Исследователи испытали in vitro способность гидроксиапатитовых трубок поддерживать жизнеспособность и рост стволовых клеток. Они продемонстрировали широкое распространение клеток внутри и вокруг трубок уже через 48 часов. Это указывает на благоприятные взаимодействия клеток с материалом и возможность применения в регенеративной медицине.
Использование хемобрионики для производства биосовместимых материалов является относительно новым подходом, но авторы сообщают о действительно большом потенциале метода. Эти структуры способствуют клеточной интеграции, значит, они могут быть использованы для регенерации кости.
Следующие шаги включают проведение дальнейших исследований свойств трубчатых материалов и поиск способов их изменения для лучшей регенерации тканей. Исследователи надеются, что их работа приведет к разработке нового класса химиобрионных заменителей костей.
Статья E.Hughes et al. Chemobrionic structures in tissue engineering: self-assembling calcium phosphate tubes as cellular scaffolds опубликована в журнале Biomaterials Science.
Аминат Аджиева, портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru по материалам University of Birmingham: Scientists create 'Chemical gardens' that can be used as bone substitute materials.