Используя магнитное поле и гидрогели, группа исследователей из Медицинской школы Перельмана при Университете Пенсильвании (США) разработала новый возможный способ восстановления хрящевой ткани, который может привести к более длительному лечению распространенных травм, таких как дегенерация хряща.

Статья с результатами исследования была опубликована в журнале Advanced Materials. Новость появилась на научном портале EurekAlert!.

Из-за значительных нагрузок, механической травмы, неправильной оси сустава, хрящевая ткань у людей может разрушаться, вызывая нестабильность суставов или боль. Часто разрушение происходит не полностью, а затрагивает только конкретную область, образуя «дыру». Сегодня восстановление заключается в том, чтобы заполнить эти дыры синтетическими или биологическими материалами, которые могут работать, но часто изнашиваются, потому что они сделаны не из того же самого материала, что естественные хрящи. Это похоже на устранение выбоины на дороге, если ее просто засыпать гравием, отмечают ученые: яма будет сглажена, но со временем начнется изнашиваться, потому что это не тот же материал, из которого сделана дорога.

Что усложняет фиксацию хряща или других подобных тканей, так это их сложный состав. Хрящи состоят из клеток-хондроцитов и межклеточного вещества (матрикса), который включает в себя большое количество воды и белковые волокна.

Поэтому ортопеды и биоинженеры из Медицинской школы Перельмана при Университете Пенсильвании стремились найти способ исправить выбоины, «перемостив» их заново, а не заделав.

Исследовательская группа обнаружила, что, если добавить магнитную жидкость к трехмерному раствору гидрогеля, клетки и другие немагнитные объекты, включая микрокапсулы для доставки лекарств, могут собраться в определенные узоры, которые имитируют естественную ткань за счет использования внешнего магнитного поля.

После кратковременного контакта с магнитным полем раствор гидрогеля (и находящиеся в нем объекты) подвергался воздействию ультрафиолетового света (метод «фотосшивания»), чтобы зафиксировать все на месте, а затем магнитный раствор рассеивался. После этого сконструированные ткани поддерживали необходимый «клеточный градиент» – неоднородность состава соединительной ткани.

С помощью этой техники магнитного моделирования команда смогла воссоздать суставной хрящ – ткань, покрывающую концы костей. Пока in vitro, «в пробирке», но это первый шаг к созданию лучших имплантатов для восстановления хряща у людей.