Ученые из Томска представили новый материал для восстановления костной ткани

Каркасы из пьезоэлектрического полимера с добавлением минеральных наночастиц можно применять для восстановления костной ткани. За счет пьезоэффекта энергия сжатия-растяжения преобразуется в электроимпульсы, и тем самым стимулирует рост костной ткани. Такие опыты провели ученые Томского политехнического университета.

Томские исследователи изучали несколько видов материалов: поликапролактон, пьезоэлектрический полимер и пьезополимер с добавлением биоактивных наночастиц. Наиболее интересным решением для медицины выглядели полимеры с пьезоэлектрическим свойством. Механическое давление на пьезоэлектрик приводит к образованию электрических зарядов, которые побуждают клетки костной ткани активнее расти и делиться. В ТПУ полагают, что наилучшим материалом для регенерации является гибридный биокомпозит.

В своем исследовании ученые ТПУ расширили возможность полимера из группы полиоксиалканоатов за счет добавления наночастиц гидроксиапатита (применяется как составляющая материалов для ортопедии и стоматологии) и использовали его в качестве материала для костного каркаса.

Рост живых клеток на пьезополимере

Как правило, такие каркасы служат основой для роста живых клеток, формирующих новую костную ткань. Для их изготовления используются биодеградируемые материалы, которые распадаются и выводятся из организма после того, как кость вырастет. Томские ученые предложили свой тип материала для проведения подобной регенерации. 

Исследователи поместили на полимеры стволовые клетки, чтобы по их реакции сделать выводы о пригодности полимера к имплантации. В итоге на полимерах с наночастицами было примерно в полтора раза больше живых клеток по сравнению с контрольными образцами. Также ученые оценили жизнеспособность клеток на полимерах. Через 24 часа после начала эксперимента на каждом из образцов выживаемость клеток была выше 80%, а на полимере с биочастицами она превысила 95%. По словам разработчиков, это доказывает, что пьезоэлектрический композит с применением неорганических наночастиц не только является биосовместимым, но и способствует клеточному росту.