Заплатка для кости

В настоящее время медицинские технологии так продвинулись вперед, что позволяют заменить новыми клетками часть поврежденного органа или ткани или даже полностью вырастить орган. Конечно, наш организм обладает хорошими регенеративными способностями, но в некоторых случаях собственных сил не хватает, чтобы исправить повреждения, или же восстановление происходит очень медленно. В таких случаях на помощь приходят тканеинженерные конструкции − импланты. Имплант − это матрикс (каркас) из биосовместимого полимера с биологически активным материалом (клетки, ростовые факторы, сигнальные молекулы). Такая конструкция размещается в зоне повреждения и прорастает клетками окружающей ткани. Если матрикс изготовлен из биоразлагаемого полимера, то он со временем растворяется в организме. Полимерные импланты широко используют в костной хирургии. Для их изготовления необходим высокопористый материал (доля свободного пространства в материале – 70–90%), схожий с натуральной костью, в который легко прорастала бы костная ткань. Сделать его не так-то просто.

Исследовательскому коллективу из НИТУ «МИСиС» и НИЦЭМ им. Н.Ф. Гамалеи удалось получить такой высокопористый материал. Они использовали полиэфирэфиркетон (ПЭЭК). Этот полимер биосовместим, прочен, износостоек. Российские ученые придумали, как обработать материал, чтобы получить структуру с 80%-ной пористостью. В этом им помогла обычная поваренная соль (хлорид натрия).

К ПЭЭК добавляли кристаллы NaCl сферической формы, которые имитировали естественную пористость кости. Образцы прессовали при повышенной температуре и затем отмывали от соли. На месте кристаллов соли возникали пустоты. Использовали кристаллы двух размеров – 106–200 и 40–75 микрометров. Первые создавали в материале поры, вторые – рельеф поверхности. Поры необходимы, чтобы в них прорастали костная ткань и кровеносные сосуды. Но импланту нужна и рельефная поверхность, к которой прикрепляются остеобласты – клетки, формирующие костную ткань. К удивлению ученых, полученный материал самопроизвольно связывал белки BMP-2 и EPO, усиливающие рост костной ткани и сосудов. 
Затем ученые решили проверить материал на деле. Пластинку из ПЭЭК имплантировали в дефект черепа подопытных мышей. Для зарастания костного дефекта понадобилось всего шесть недель. Приживаемость импланта, содержащего ростовые факторы, была в 4–6 раз выше.

Подобная тканеинженерная конструкция для костной хирургии хороша тем, что не только помогает пациенту быстро восстановиться, но в будущем позволит выдерживать такие же нагрузки, как и до операции.

(PolymerTesting, 2020, 87)