Вечная мечта человечества о замене изношенных тканей организма на новые все ближе к реализации. Как сообщает Advanced Materials, команда под руководством профессора Роберта Маука, директора лаборатории McKay Lab и профессора ортопедической хирургии и биоинженерии, разработала новый способ восстановления сложных биологических тканей.


Фото: Dr. Manuel Gonzalez Reyes on Pixabay

Технологии регенерации уже используются в стоматологии, а также при лечении повреждений кожи и восстановлении костной ткани. Впрочем, исследователи из Пенсильванского университета считают, что нынешние замещающие ткани еще недостаточно хороши для того, чтобы служить долго, поскольку их способность имитировать настоящую ткань еще не так высока, сообщает портал Advanced Science News.

Роберт Маук и его коллеги разработали модифицированную технику регенерации тканей, позволяющую им помещать неизмененные клетки внутрь трехмерного гидрогелевого каркаса. Для начала ее проверили на хрящевой ткани. Дегенерация хрящей ? довольно распространенное заболевание, которое может привести к нестабильности суставов и хроническим болям. Эффективных методов лечения такого недуга очень не хватает.

«Существующие методы лечения заключаются в том, чтобы заполнить эти дыры [в хрящевой ткани] синтетическими или биологическими материалами, которые работают, но часто изнашиваются, потому что не являются тем же материалом, что был раньше, ? пишут авторы работы. ? Это похоже на устранение выбоины на дороге: если засыпать ее гравием и сделать «заплатку», яма будет сглажена, но со временем износится, потому что это будет другой материал, который не может быть связан таким же образом».

Сложное устройство хрящевой ткани делает процесс ее восстановления непростым. «Существует естественный градиент от верхней до нижней части хряща, где он контактирует с костью, ? объясняет Ханна Злотник, аспирантка в области биоинженерии. ? На поверхности хрящ имеет большое скопление клеток. Но в месте, где хрящ крепится к кости (вглубь), плотность клеток ниже».

Для создания имитации хряща Злотник и ее коллеги использовали магнитные паттерны. Из-за того, что диамагнитная восприимчивость клеток мала, обычно для таких манипуляций в них добавляют магнитную составляющую. Это позволяет лучше управлять их положением в геле. Однако это также может изменить их свойства и продолжительность лечения. По мнению авторов, в идеале объектами следует манипулировать с помощью магнитов, но без изменения их внутренних магнитных свойств.

Вместо того чтобы намагничивать клетки, ученые усилили магнитную восприимчивость гидрогеля, в котором содержатся клетки, и зафиксировали их положение за счет последующего затвердевания окружающего раствора. Команда успешно показала, что добавление магнитного контрастного вещества на основе гадолиния к прекурсору гидрогеля позволило сформировать множество диамагнитных объектов, таких как клетки, агенты доставки лекарств и шарики из полистирола. Затем объекты могут быть легко зафиксированы путем воздействия на гидрогель ультрафиолетовым светом. Этот процесс запускает реакцию полимеризации, или «фотосшивания», после чего магнитный раствор может быть смыт.

«Эти сконструированные ткани с магнитным рисунком больше напоминают естественную ткань с точки зрения расположения клеток и механических свойств, чем стандартные однородные синтетические материалы или биологические препараты, ? пояснил профессор Роберт Маук. ? Этот новый подход может быть использован для создания живых тканей для имплантации с целью исправления локализованных дефектов хряща, а однажды может быть расширен и для формирования живых суставных поверхностей».

В России вопросы регенеративной медицины разрабатываются в рамках развития рынка будущего HealthNet. В частности, в Обнинске в Институте атомной энергетики (ИАТЭ) Национального исследовательского ядерного университета Московского инженерно-физического института (НИЯУ «МИФИ») идет работа над проектом по регенерации зубов человека на основе коллагенового композита с РНК-ингибиторами. Предполагается, что метод позволит по мере восстановления минерализации поврежденных участков замещать ткани стоматологических пломб на здоровые ткани зуба.