Исследователи из Великобритании разработали микрогель, который можно вводить в организм с помощью инъекций, который может полностью восстановить механическую функцию поврежденных межпозвоночных дисков, по крайней мере, так показали модельные испытания на позвоночнике животных.

Случаи болей в спине и сколиоза являются достаточно распространенными в современном мире и, по статистике, проблемы с позвоночником и спиной временами в той или иной степени проявляются у 80% людей.

Часто причиной этих проблем являются травмы, приводящие к повреждению межпозвоночных дисков, такие повреждения в настоящее время лечатся либо в результате длительного курса физиотерапии, либо с помощью достаточно рискованного хирургического вмешательства.

Рис. 1. Проблемы со здоровьем спины могут
быть решены с помощью микрогеля, вводимого
в организм с помощью инъекции. (Рисунок из
Biomacromolecules, 2012, DOI: 10.1021/bm3007727).

Неинвазинвной альтернативой существующих методов может считаться гелеобразный имплант, разработанный химиками из Университета Манчестера. Материал, основной которого является полиметилметакрилат и микрочастицы других веществ, получают в жидкой форме, которая может быть введена непосредственно в диск для замены поврежденной хрящевой ткани. Частицы геля могут набухать при температуре и рН тела, образуя вязкую жидкость за время, не превышающее пять минут.

Эксперименты показали, что поврежденные межпозвоночные диски быка, заполненные гелем, при давлении 1МПа демонстрировали такую же устойчивость к воздействию, как и неповрежденные диски.

По словам Брайана Саундерса (Brian Saunders), одного из авторов исследования, мысль инъекционного введения геля в поврежденные межпозвонковые диски не нова, но работа химиков из Манчестера представляет собой первый пример демонстрации того, как введенный гель может обеспечивать достаточное воздействие для исправление ситуации с межпозвоночными дисками при таких нагрузках, которые обычно испытывает спина человека.

Ключом к способности выдерживать значительные нагрузки является образование множественных поперечных сшивок между расширяющимися частицами полимера за счет образования ковалентных связей.

При набухании винильные группы соседних частиц сближаются достаточно для того, чтобы прореагировать друг с другом и образовать поперечные сшивки в присутствии свободных радикалов, источники которых вводятся в гель непосредственно перед инъекцией. В результате такой сшивки образуется устойчивый прозрачный гель.

Жесткость и, соответственно, возможность переносить нагрузки, может контролироваться за счет изменения концентрации частиц. Саундерс отмечает, что такая возможность подстройки свойств весьма важна – для терапии различной степени повреждения межпозвоночных дисков требуется возможность изменять состав системы для каждого конкретного случая.

Эндрю Лион (Andrew Lyon), эксперт по разработке микрогелей для различных областей практического применения высоко оценивает работу коллег, говоря о ней, как многообещающей разработке, подчеркивая, однако, подчеркивает необходимость дальнейших исследований – в первую очередь – in vivo.

Он добавляет, что для дальнейших перспектив применения в терапии необходимо выяснить и то, какие долговременные последствия будут оказывать такие «заплатки» поврежденных межпозвоночных дисков.

Саундерс соглашается с этим и заявляет, что следующий этап исследования будет заключаться с проверкой долговременной устойчивости имплантов нового типа и их биологической совместимости.