Биомедицинские инженеры из Калифорнийского университета смогли вырастить в лаборатории ткань, похожую на естественный хрящ, придав ей немного растяжения. Ткань, выращенная под напряжением, но без поддерживающего каркаса, имеет сходные механические и биохимические свойства с естественным хрящом. Результаты исследования были опубликованы в журнале Nature Materials.
Суставной хрящ обеспечивает гладкую поверхность в полости суставов, необходимую для движения в суставах, но хрящ может быть поврежден травмой, заболеванием или изнашиванием вследствие нагрузок. После повреждения хрящ практически не восстанавливается и его трудно заменить. Искусственный хрящ, с хорошими биомеханическими свойствами, позволил бы значительно увеличить возможность его имплантации вместо поврежденного и помочь восстановить мобильность пациентов.
Естественный хрящ образуется клетками, хондроцитами, которые склеиваются и образуют матрицу белков и других молекул, которые затвердевают в хрящ. До этого, биоинженеры пытались создать хрящ и другие материалы в лаборатории, выращивая клетки на искусственных каркасах. Но совсем недавно было решено попробовать выращивать ткани без каркасов, что больше похоже на естественный процесс формирования хряща.
Команда ученых, во главе с профессором Кириакосом Афанасиу, выращивала человеческие хондроциты в бескаркасной системе, позволяя клеткам самостоятельно собираться и склеиваться внутри специально разработанного устройства. Как только клетки склеились, они были слегка растянуты - в течение нескольких дней.
Полученный таким образом новый материал имел сходный с естественным хрящом состав и механические свойства. Он содержит смесь гликопротеинов и коллагена, с поперечными связями между коллагеновыми нитями, придающими прочность материалу.
Следующим шагом будет тестирование полученного искусственного материала с помощью реальной нагрузки, аналогичной той, которой подвергается хрящ в суставе.
Фактически ученые создали искусственный хрящ, который полностью биологически идентичен структуре настоящего хряща. Кроме того, удалось добиться не только прочности ткани, но и эластичности ткани, что необходимо для полноценного выполнения функций хрящевой ткани.
