В связи с тем, что донорские костные материалы могут вызывать реакцию организма, актуально применение синтетических структур для формирования костной ткани. Исследователи университете Британской Колумбии и университета МакМастера разработали новый материал для имплантатов, напоминающий пористую пенную субстанцию. Авторы предполагают, что в будущем материал будет использоваться в зубной имплантации.
Материал из растительной целлюлозы может заменить имплантаты из керамики
Новый материал выполнен из химически структурированных нанокристаллов растительной целлюлозы. Нанокристаллы образуют форму прочного и легкого аэрогеля, который обладает способностью расширяться или сжиматься в костном ложе, при необходимости полностью его заполнить.
«Большинство костных трансплантатов или имплантатов выполнены из твердой, но хрупкой керамики, которая не всегда повторяет форму костного отверстия. В результате неплотного прилегания материала может происходить неправильный рост костной ткани, что приведет к неудачной имплантации», — говорит автор работы Дэниэл Осорио, соискатель докторской степени на факультете химической инженерии в унивеситете МакМастера. «Разработанный аэрогель из нанокристаллов целлюлозы – достойная альтернатива синтетическим материалам».
В рамках исследования провели эксперимент на 2 группах крыс. Первой группе ввели имплантаты из аэрогеля, второй группе – не проводили никаких манипуляций. Оказалось, что у крыс первой группы через 3 недели отмечалось восстановление костной ткани на 33% более интенсивное, чем у крыс второй группы. Через 12 недель после начала эксперимента показатель составил 50%.
«Это исследование впервые подтвердило, что аэрогель из нанокристаллов целлюлозы способствует росту новой костной ткани», — говорит автор работы, д-р Эмили Кренстон, профессор факультета химической и биологической инженерии в университете Британской Колумбии. Она пояснила, что с началом регенерации кости происходит разрушение имплантата на безопасные компоненты, которые утилизируются организмом.
Предполагают, что новый материал может вытеснить другие материалы на рынке костной трансплантации. «Аэрогель можно применять в самых разных случаях: для костной и зубной имплантации, при замене суставов и операциях на позвоночнике. Кроме того материал будет иметь доступную стоимость, так как наноцеллюлозу уже производят в коммерческих масштабах».
По мнению исследователей, внедрение материала в медицинскую практику займет какое-то время. «Летом мы планирует изучить механизм взаимодействия материла и костной ткани, приводящий к ее росту. Мы также проследим процесс расщепления имплантата в организме с помощью мощного микроскопа. Далее проведем биологическое тестирование материала, прежде чем приступим к клиническим испытаниям».
