Мастера создают искусственный скелет из панцирей креветок и водорослей

Хошимин Используя хитозан из панцирей креветок и альгинат из морских водорослей, мастер Ву Тхань Бинь создал искусственный скелет для восстановления утраченных костей.

MSc. Binh (34 года) в настоящее время работает в Лаборатории тканевой инженерии и регенеративной медицины, Факультет биомедицинской инженерии, Международный университет (Национальный университет города Хошимин). Он и его исследовательская группа преуспели в создании каркаса, который помогает костным клеткам прилипать, размножаться и кальцинироваться для восстановления дефектной кости.

Доктор Бинь сказал, что естественная костная ткань организма имеет полимерные компоненты, которые представляют собой пучки коллагеновых волокон и гидроксиапатит (фосфат кальция). Эти компоненты создают структуру костной ткани, которая может выдерживать нагрузки, выполнять опорные функции и создавать костномозговую полость... На этой основе группа создала натуральные полимеры, используя хитозановые материалы, обнаруженные в панцирях креветок и крабов, а также альгинатные материалы, обнаруженные в морских водорослях.

Хитозан и альгинат сочетаются с полимером, который содержится в синовиальной жидкости и называется гиалуроновой кислотой, что помогает повысить эластичность и уменьшить повреждение суставных концов. «Эти три материала должны быть связаны вместе, чтобы сформировать искусственный костный каркас», — сказал Мастер Бинь. Костный каркас, созданный в лаборатории, имеет структуру, наиболее близкую к естественной костной ткани.

По мнению группы, для склеивания сырья можно использовать добавки. Однако этот метод имеет недостаток в виде остаточных экзогенных сшивающих веществ, которые могут быть токсичны для костных клеток. Поэтому исследовательская группа реализовала метод изменения структуры сырья путем добавления функциональных групп, что дает им возможность самостоятельно склеиваться без использования добавок.

Мастер Ву Тхань Бинь проверяет оборудование 3D-биологического принтера, используемого для использования геля в качестве чернил для создания искусственных скелетов. Фото: Ха Ан

Из гелеобразного материала затвердевший скелет создает пористую структуру, которая помогает естественным клеткам костной ткани прилипать к скелету для пролиферации. Этот искусственный скелет является биоразлагаемым (исчезает после того, как человеческие костные клетки прилипают и растут). Эта костная клетка может выделять матрицу для создания собственного костного скелета, чтобы заполнить отсутствующую кость. Основываясь на свойствах и местоположении отсутствующей костной ткани, команда может регулировать время биоразложения, чтобы оно соответствовало времени, когда костные клетки выделяют и создают скелет.

По словам доктора Биня, в зависимости от типа кости и объема потери костной массы костным клеткам требуется от нескольких месяцев до нескольких лет, чтобы регенерировать новый каркас и полностью восстановить утраченную область.

Искусственный костный материал природного происхождения существует в форме геля, разработанного исследовательской группой. Фото: Ха Ан

Команда протестировала эту методику на мышах, анестезировав их, просверлив отверстие в черепной коробке, чтобы создать дефект кости, не повреждая мозг. Затем они ввели гель в область, где у мышей были дефекты кости. Когда мыши просыпались, в течение месяца отслеживались их жизненные показатели, такие как вес, диета, движение и т. д.

Автор сказал, что поскольку материал находится в форме геля, при попадании в свод черепа он может заполнить дефект независимо от его формы. За короткое время гель затвердеет и начнется процесс создания искусственного скелета. Через месяц команда гуманно усыпила мышь, провела операцию на мозге, чтобы оценить способность к регенерации костной ткани на основе искусственного скелета с использованием методов биологического окрашивания тканей. Результаты показали 80-90%-ную степень заполнения дефекта на своде черепа мыши с высокой биосовместимостью.

Результаты являются основой для группы, чтобы иметь возможность проводить испытания на крупных животных с патологическими состояниями, более похожими на человеческие, укрепляя научные доказательства для применения на людях. Однако, по словам Мастера Биня, от моделей животных до применения на людях проходит довольно большое расстояние, прохождение множества процессов, процедур и Советов по этике для подтверждения эффективности и безопасности продукта.

В ближайшем будущем исследовательская группа хочет превратить гель-скаффолд в коммерчески жизнеспособные биочернила. Биопечатный гель может образовывать искусственные скаффолды для биомедицинских исследований и испытаний на животных, заменяя дорогостоящие импортные продукты.

Форма искусственной кости после печати на 3D-биологическом принтере. Фото: Ха Ан

По словам доцента, доктора Нгуен Тхи Хиеп, заведующего кафедрой биомедицинской инженерии Международного университета (Национальный университет Хошимина), направление исследований искусственных костей из природных материалов ведется учеными по всему миру уже более 10 лет. Во Вьетнаме в институтах и ​​школах был проведен ряд исследований, направленных на персонализированное лечение поражений костей у людей. Это решает проблему лечения с помощью имеющихся костных каркасов, которые во многих случаях не подходят каждому человеку. Группа создала гель, который после инъекции в область дефекта кости может быть сформирован и подходит любому человеку.

Однако доцент Хиеп сказал, что исследование должно провести этапы тестирования на крупных животных, чтобы оценить безопасность и осуществимость на более крупных размерах костей, переходя к клиническим испытаниям на людях. «С помощью этого исследования мы участвуем в поиске источников финансирования для проведения более масштабных этапов тестирования, совершенствуя технологические решения и внося вклад в область точной медицины в стране», — сказал доцент Хиеп.

Ха Ан

Ссылка на источник: https://vnexpress.net/thac-si-tao-khung-xuong-nhan-tao-tu-vo-tom-va-rong-bien-4647752.html