Исследовательская группа из Университета Упсалы (Uppsala University), Швеция, разработала новое реактивное покрытие для металлических хирургических имплантатов, улучшающее их интеграцию в кость и предотвращающее отторжение.

Покрытая гелем титановая поверхность
связывает белки, стимулирующие рост костной
ткани. (Фото: Ida Berts)

Эксперименты с использованием метода, основанного на явлении рассеяния нейтронов, проведенные в Институте Лауэ-Ланжевена (Institut Laue-Langevin), Гренобль, Франция, показали, как интегрированный в гель белок, способствующий росту кости, связывается с поверхностью титанового имплантата, и подтвердили возможность его контролируемого высвобождения.

Ортопедические и зубные имплантаты должны служить в течение многих лет. Успешность «миссии» этих хирургических компонентов зависит от их интеграции в прилегающую костную ткань. Для покрытия имплантатов могут быть использованы гели, полученные путем модификации огромной биологической молекулы – гиалуроновой кислоты. Новая статья в журнале Advanced Engineering Materials показывает, что покрытые специальными гелями титановые поверхности способны связывать молекулы белка, способствующие образованию костной ткани. Белковые молекулы могут медленно высвобождаться, когда поверхность входит в контакт с раствором ионов кальция. Этот процесс стимулирует рост кости на имплантате.

Слои геля, толщиной в несколько миллионных долей миллиметра, были изучены с помощью метода, основанного на феномене отражения нейтронов, дающего детальную картину происходящих на поверхности имплантата молекулярных событий. Шведские и французские ученые показали, что белок BMP-2, стимулирующий рост кости, связан с гелем и что белковый слой стабилен в воде, но может медленно высвобождаться при добавлении растворов, содержащих кальций. Метод отражения нейтронов позволил исследователям наблюдать этот процесс в реальном времени, отслеживая при этом количество белка на поверхности имплантата.

«Мы предполагаем, что такие материалы будут использоваться в медицине для модуляции процесса восстановления костей», – говорит доцент Дмитрий Осипов (Dmitri Ossipov). «Нейтроны – идеальный инструмент для понимания взаимодействия металлических поверхностей, полисахаридных биополимеров и белков, так как показывают в зоне взаимодействия только белковые компоненты».

В настоящее время исследователи приступили к тестированию разработанных ими покрытий для металлических имплантатов на кроликах.