Для скорейшего заживления обширных ожогов, глубоких ран или сломанных костей в повреждённое место вводят тканеинженерную конструкцию: стволовые клетки, выращенные на носителе. Группа российских учёных разработала новый имплантационный материал на основе политетрафторэтилена (ПТФЭ) с наноструктурированными покрытиями из карбонитрида титана (биокерамики).

Материал можно использовать в качестве носителя стволовых клеток, для того чтобы скрыть дефекты плоских костей черепа. Подробности исследования изложены в журнале «Клеточная трансплантология и тканевая инженерия, том 5, № 3, 2010 год, сообщает Информнаука.

Традиционно во всём мире в качестве основы для тканеинженерных конструкций используют резорбируемые, то есть рассасывающиеся в организме, материалы синтетического или животного происхождения. Однако на месте такой конструкции далеко не всегда удаётся «вырастить» кость нужной формы, а по своим механическим характеристикам новообразованная ткань уступает «натуральной», причём настолько, что это создаёт угрозу её разрушения. К тому же такая кость зачастую резорбируется слишком быстро – до того как произошло замещение на собственную ткань – или, напротив, слишком медленно.

Альтернативой могут служить нерезорбируемые имплантаты, которые выполняют одновременно и функцию механической опоры для кости, чего, естественно, не может обеспечить рассасывающаяся основа. Такие имплантаты делают из титана или полиметилметакрилата. Однако титан в биологической среде окисляется, причём некоторые его окислы токсичны. Благодаря высокой теплопроводности он нагревается в жару и резко охлаждается в мороз, что создаёт определённые неудобства для больных с титановой пластинкой в своде черепа. У акриловых смол свои недостатки: они могут вызывать у пациентов аллергические реакции. К тому же имплантаты из материалов на основе акриловых смол не связываются с костью, а обрастают капсулой из фиброзной соединительной ткани.

Учёные из Центрального научно-исследовательского института стоматологии и челюстно-лицевой хирургии Росмедтехнологий, Института биологии развития им. Н. К. Кольцова РАН и Московского института стали и сплавов разработали *нерезорбируемую тканеинженерную конструкцию на основе полимера политетрафторэтилена с модифицированной поверхностью**. Кость формируется на поверхности имплантата и прорастает в его поры.

Политетрафторэтилен известен также как фторопласт и тефлон. Его всё шире используют в восстановительной хирургии, потому что в организме этот материал абсолютно инертен. Его не смачивают ни вода, ни жиры, он имеет низкую теплопроводность, не окисляется и не вступает в реакцию с биологическими жидкостями. Но есть у ПТФЭ и существенный недостаток: на нём не удерживаются клетки, что не позволяет использовать его в качестве носителя в тканеинженерных конструкциях.

Для решения этой проблемы московские учёные напылили на ПТФЭ биосовместимое нерезорбируемое покрытие, содержащее титан, кальций, фосфор, углерод, кислород и азот. Толщина покрытия составляла 0,9–1,1 мкм.

Исследователи убедились, что новый материал может служить носителем для клеток. Для трансплантации лучше всего использовать клетки самого пациента. Поскольку экспериментаторы работали с кроликами, они использовали малодифференцированные клетки, выделенные из подкожной жировой клетчатки животных. Их выращивали на специальной питательной среде, которая стимулировала их превращение в клетки костной ткани.

У кроликов под наркозом удаляли кусочек кости свода черепа размером 10×10 мм. Четырём кроликам дефект закрывали тканеинженерной конструкцией с клетками, а четырём животным группы сравнения – пластинкой ПТФЭ с напылением, но без клеток. После этой операции рану зашивали.

Уже через три месяца у кроликов под тканеинженерными конструкциями образовалась новая костная ткань, которая затянула всё отверстие. При этом в поры имплантата прорастали кровеносные сосуды и волокна соединительной ткани. В группе сравнения под имплантатами без клеток формировалась не костная, а соединительная ткань.

Учёные отмечают, что гибридные имплантаты обладают высокой биосовместимостью и стимулируют образование кости, поэтому могут служить успешной заменой титановым пластинам и конструкциям из производных акриловых смол, традиционно применяемым для краниопластики.

Источник информации:

А. С. Григорьян, Е. В. Киселёва, Д. В. Штанский, М. Р. Филонов, Т. К. Хамраев, А. К. Топоркова, А. Б. Гастиев, Ш. Фаркашди «Новый тип тканеинженерной конструкции на основе политетрафторэтилена с наноструктурированным многофункциональным биосовместимым нерезорбируемым покрытием». Клеточная трансплантология и тканевая инженерия, том 5, № 3, 2010 год.