Исследование, проведенное в Южной Корее в Национальном институте по науке и технике (UNIST), позволило предложить новый метод лечения повреждений опорно-двигательного аппарата, с использованием стволовых клеток из костного мозга человека и углеродного материала с фотокаталитические свойствами.
Проведенное в UNIST исследование разработало новый метод восстановления поврежденной костной ткани с помощью стволовых клеток из костного мозга человека и углеродного материала с наличием фотокаталитических свойства, что может привести к появлению очень эффективных методик лечения повреждений скелетной системы, таких как переломы или заболевания периодонта.
Исследование было проведено профессором Йонгко Сео, в сотрудничестве с доктором химии Джитендра Тивари, а также с участием профессора Кванга и профессора Пан-Гилл Сухом и коллегами из UNIST.
В ходе исследования, ученые обнаружили, что листки из нитрида углерода (C3N4) ,поглощающие красный свет, приводят к значительной пролиферации и остеогенной дифференцировке за счет активации фактора транскрипции 2 (RUNX2) , ключевого фактора транскрипции, связанного с дифференцировкой остеобластов.
Результаты исследования были опубликованы в январском номере журнала» ACS Nano». Команда исследователей считает, что полученные ими результаты позволят в значительной степени воздействовать на процессы регенерации костной ткани.
Применение мезенхимальных стволовых клеток из человеческого костного мозга (hBMSCs) уже показало свою эффективность в лечении переломов, из-за их способности к регенерации костной ткани у пациентов, у которых отмечалась потеря больших участков кости, вследствие заболевания или травмы. В последнее время предпринимались многочисленные попытки усилить функцию стволовых клеток с использованием углеродных нанотрубок, графена и нано-оксидов.
В исследовании профессор Ким и профессор Сух, занялись изучением пластин из материала C?N?. Они обнаружили, что этот материал поглощает красный свет, а затем начинает флуоресцировать, что можно использовать для ускорения регенерации костной ткани. Команда профессора Кима синтезировала производные соединений азота с углеродом из меламиновых соединений. Затем они проанализировали характеристики поглощения света листами C?N? в диапазоне длины волн от 455-635 нанометров (нм). В результате было обнаружено, что листы C?N? излучают флуоресценцию с длиной волны 635 нм после воздействия красного света в жидком состоянии. В ходе этого, высвобожденные электроны индуцируют накопление кальция в цитоплазме клеток.
Профессор Сух, решил использовать этот материал для биомедицинских целей. Во-первых, стволовые клетки и раковые клетки культивировали в среде, содержащей 200 мкг / мл листов C?N? . После двух дней испытаний, материал не показал цитотоксичность, что доказало, что он может быть полезен в качестве биоматериала.
Было также подтверждено, что пластинки C?N? стимулируют дифференцировку стволовых клеток в остеобласты, что способствует формированию костной ткани. В этом процессе происходила активация генов маркеров остеогенной дифференцировки (ALP, BSP и OCN) . Кроме того, также возникала активация гена Rux2 (короткого гена, связанного с транскрипционным фактором 2), который является ключевым фактором в дифференциации остеобластов. В результате активации этих генов увеличивалась дифференциация, и ускорялось формирование костной ткани.
"Это исследование открыло возможность разработки нового лекарства, которое сможет эффективно лечить повреждения костной ткани, такие как переломы и остеопороз, « говорит профессор Йонг Сео. "Этот материал может быть очень полезным для изготовления искусственных суставов и зубов с использованием 3D печати."
Он добавляет: «Это важный этап в анализе биомеханических функций, необходимых для развития биоматериалов, в том числе вспомогательных веществ для твердых тканей, таких как поврежденные кости и зубы."
