Когда вы были ребенком, вы когда-нибудь подписывались за одноклассника, если тот сломал руку или ногу? Носили за ним портфель? Сломанные кости для ребенка — очень плохо: несколько катастрофических секунд, за которыми следуют месяцы скучного отдыха и восстановления. Но у детей в будущем может быть другая история, поскольку новые технологии позволят нам пересмотреть, как мы восстанавливаем сломанные кости.

Углеродные наноматериалы могут обладать способностью залечивать кости быстрее, чем Гарри Поттер с заклинанием «костиум залечиум». Исследователи из команда Стефани Сидлик из Университета Карнеги-Меллона протестировали новый состав графена, который биоразлагаемый, имитирует кость, привлекает стволовые клетки и, в конечном итоге, улучшат процесс восстановления скелетов у животных.

Как сообщается в PNAS, этот фосфатный графен служит каркасом, позволяющим собственным клеткам организмы быстрее реформировать отсутствующую или поврежденную кость. Метод уже показал успех у мышей. По мере развития этой технологии, она может стать важной частью ортопедической медицины, которая поможет нам быстрее восстанавливаться, благодаря более крепким и здоровым костям.

Графеновые кости

Краеугольный камень традиционной ортопедической медицины всегда заключался в том, чтобы обездвижить переломанные кости и позволить телу восстановиться. К счастью, наши тела прекрасно справляются с ремонтом костей; при правильной подгонке и достаточном времени, кости могут залечить даже очень серьезный урон, станут почти такими же хорошими, как новые.

Современные методы физическое терапии и методов восстановления улучшили этот подход «зафиксируй и забудь», добавив к нему активность, диету и покой, чтобы получить наилучшие результаты после сращения сломанных костей. Особо травматические случаи могут потребовать хирургических операций — установки штифтов, пластин и других конструкций, которые потребуют более продолжительного времени восстановления, большего объема физиотерапии, да и боли будет, откровенно говоря, больше. Возможности для улучшения процедур имеются в целом, но только в самых крайних случаях.

Исследования Сидлик в области графеновых каркасов представляют современный подход к ортопедии: проникновение внутрь тела для максимального восстановления изнутри. Когда графен размещается на поврежденной костной ткани, вокруг нее, он служит структурой для связывания и роста костных клеток. Представьте его как деревянную решетку, поставленную в саду для того, чтобы виноградная лоза по ней взбиралась и разрасталась. В отличие от садовой решетки, графеновый каркас разрушается по мере роста костей, исчезая после излечения места перелома. Идеальная заплатка, которая делает свое дело и ничего не оставляет после себя.

Подход с использованием каркаса вовсе не нов, но это исследование показывает улучшения в дизайне, составе и производстве фосфатного графена. Улучшенная нанотехнологическая методология может быть и не очень интересная, но имеет большое значение, если вашей конечной целью будет практичный продукт для здоровья, который должен быть простым в изготовлении и использовании.

Каркас также отлично настраивается — он притягивает правильные ионы кальция, обладает определенной прочностью на растяжение, а другие необходимые физические свойства могут быть «запрограммированы» в материале по мере производства, чтобы он напоминал настоящую кость как можно ближе.

Что более важно, это исследование показало, что графеновые «леса» могут работать как с помощью, так и без стволовых клеток (в данном случае — стромальных клеток костного мозга). Большинство других форм регенеративных лесов полагались на эти стволовые клетки для ускорения заживления.

Фосфатный графен, однако, обеспечивает структуру для роста нормальных костных клеток и стимулирует их к этому. Возможность работать без стволовых клеток означает, что технология потребует менее сложных планов лечения при использовании в реальном мире.

Чем быстрее, тем лучше

Существуют и другие технологии, позволяющие лечить сломанные кости лучше, чем леса, — печатные клетки, наниты, кибернетика. Но все эти технологии намного дальше от широкой публики. Фосфатно-графеновые каркасы также прекрасно вольются в существующие медицинские процедуры и программы помощи.

Как только графеновые каркасы станут доступной частью медицины, раскроется их реальный потенциал. Графен — это просто атомы углерода, расположенные своеобразным образом, но потенциал изменения его молекулярного состава практически бесконечен. Со временем появятся леса, привлекающие больше стволовых клеток, производящие более прочные кости или предотвращающие переломы.