Ученые из Университета Вашингтона в Сент Луисе штат Миссури, США при участии их коллег из Тянцзинского Университета Китая преуспели в создании искусственного костного материала с дифференцированным минеральным составом. Основу материала составляют «леса» из фосфата кальция на подложке из нановолокна. Эти свойства должны быть незаменимыми при соединении таких тканей, например, как кость и сухожилия.

Такой материал, как утверждают исследователи, мог бы быть совершенно идеальным как связующее между тканями с различными физическими свойствами, поскольку его механическая жесткость плавно меняется по сечению. Соединение двух, совершенно различных по свойствам, биологических материалов, на сегодня является серьезной проблемой, вследствие возникающих в зоне соединения существенных локальных напряжений. Природа, однако, смогла преодолеть эту проблему, создав материал, структура которого и жесткость изменяются в сечении такого соединения. Пример такого соединения – материал между мягкой тканью здорового сухожилия и твердой тканью кости.

Процесс изготовления искусственной костной ткани в виде слоя фосфата кальция на основании из нетканых, но скрученных нановолокон (Изображение из журнала Nano Letters)

К сожалению, ситуация выглядит совершенно иначе с поврежденными тканями – в соединении до сих пор не удавалось создать переходную зону или переходный материал с плавно изменяющейся жесткостью для успешного заживления связки кость-сухожилие. Как частый результат – попытки хирургического соединения этих тканей часто оказываются неудачными.

В результате сотрудничества ученых из Университета Вашингтона в Сент Луисе (Washington University in St. Louis) и Тянцзинского Университета (Tianjin University of Technology) под руководством проф. Ставроса Томопулоса (Stavros Thomopoulos) и проф. Юнана Ксиа (Younan Xia) разработана новая технология изготовления материала на основе основы из нановолокна, жесткость которого может изменяться по толщине. Результаты исследований опубликованы в интернет журнале Nano Letters (Nanofiber Scaffolds with Gradations in Mineral Content for Mimicking the Tendon-to-Bone Insertion Site)

Новый метод заключается в нанесении минералa фосфата кальция в различных объемах на пористую подложку из нановолокон, скрученных с помощью крошечного электро веретена. Метод позволяет получить материал типа костной ткани, обладающий плавно изменяющимися механическими свойствами. Благодаря изменяющемуся количеству минерала в структуре «коврика» из спутанных нановолокон, жесткость нового материала плавно изменяется в поперечном сечении. Исследователи полагают, что новый материал может быть успешно использован для восстановления участков соединений сухожилие – кость. В настоящее время объединенная команда готовит эксперименты на животных in vivo.

Евгений Биргер