В современной медицине очень важны технологии регенерации тканей, таких как хрящевая, нервная, ткани кровеносных сосудов. На сегодняшний день рынок искусственных имплантов только в США составляет около 23 миллиардов долларов США в год, а в течение ближайших лет ожидается 10% ежегодный рост его объёма.

К сожалению, вживление искусственных имплантов сопряжено с такими проблемами, как воспаление и фиброз. Причина – плохая интеграция протеза с окружающими тканями.

В свете прогресса в области исследований биомедицинских нанотехнологий, среди учёных становится популярным мнение о том, что будущее имплантологии связано с наноструктурированием материалов. Ключевым моментом здесь является тот факт, что структура поверхности имплантируемого устройства влияет на способность клеток соединяться с ним, а следовательно – и на реакцию окружающих тканей на присутствие импланта. Хотя ранее уже была продемонстрирована связь между нанотопографией поверхности и реакцией на неё клеток, конкретные механизмы этой связи неясны.

Микрограммы клеток, растущих на больших (200 нм, вверху) и малых (20 нм, внизу) нанопорах. Масштабный отрезок 50 мкм. Видно, что клетки, растущие на поверхности с порами большего размера, более гладкие, вытянутые и лучше присоединяются к поверхности.

Учёные из Техасского Университета в Арлингтоне провели исследования влияния размера нанопор поверхности мембраны из оксида алюминия на реакцию гладкомышечных клеток. Изучались такие показатели, как адгезия, морфология и пролиферация клеток, культивируемых на поверхностях с малыми (20 нм, на рисунке вверху) и большими (200 нм, на рисунке внизу) нанопорами.

Соседство с крупными порами индуцировало в клетках экспрессию нескольких генов, связанных с белками цитоскелета – виллином, миозином, кофилином, кавеолином, – а также генов, участвующих в процессах репликации ДНК и пролиферации клеток. Эти результаты указывают на важную роль наноструктурированных материалов, способных управлять поведением окружающих их клеток, в будущих имплантируемых устройствах.