Группа биоинженеров и стоматологов, из Школы стоматологии UCLA, создали эффективный и пористый гидрогель, который активно участвует в регенерации костной ткани, и он оказался значительно лучше имеющихся в настоящее время гидрогелей. В эксперименте на мышиной модели было показано, что введенный гидрогель оказывают стимулирующее действие на миграцию стволовых клеток, что стимулирует восстановление костной ткани. По сравнению с текущими методами использования гидрогеля и стволовых клеток, новая разработка имеет меньший риск побочных эффектов.
Результаты исследования были опубликованы в журнале Nature Communications, и они вселяют оптимизм в плане того, что в ближайшем будущем будут разработаны эффективные и безопасные методы лечения костных дефектов с использованием биоматериалов.
Гидрогели – представляют собой биоматериалы, состоящие из трехмерной сети полимерных цепей. Благодаря способности полимеров поглощать воду и ее структурной аналогичности живой ткани, есть возможность доставлять клетки в области дефектов костной ткани и, таким образом, улучшить процессы регенерации. Однако незначительный размер пор гидрогеля ограничивал возможность выживания пересаженных стволовых клеток, и это снижало эффективность использования его для восстановления тканей.
Одним из биоматериалов, не имеющим отрицательных свойств считается глина, которая имеет хорошую биосовместимость и доступность.
Глина состоит из слоев, поверхность которых имеет отрицательный заряд. Такая уникальная структура и заряд имели большое значение, так как гидрогели обладали положительным или разными зарядами. При введении гидрогеля в слои глины с помощью интеркалирования, получился гидрогель с более пористой структурой, что могло в значительной степени улучшить формирование костной ткани.
После создания комбинации гидрогеля и глины, ученые использовали фотоиндукцию для трансформации нового биоматериала в гель, что облегчило бы введение в живой организм животных.
Ученые ввели созданный ими комбинированный с глиной гидрогель в область дефекта кости черепа мышей. Через шесть недель было отмечено значительное восстановление костного дефекта за счет улучшения миграции и роста стволовых клеток.
Ведущий автор исследования профессор Мин Ли из UCLA считает, что результаты исследования позволят создать новые материалы для использования в костной трансплантации, а также для тканевой инженерии.
Инъекции комбинации живых клеток и гидрогелей с биологически активными молекулами значительно предпочтительнее для лечения патологически измененных или поврежденных областей тела.
Ученые планируют в дальнейшем изучить влияние нанокомпозитных гидрогелей не только на миграцию клеток и их функции, но и на формирование кровеносных сосудов.
