Ирландские инженеры создали имплантат из пьезоэлектрических нановолокон, который улучшает регенерацию сухожилий после их повреждения. У крыс с разрывом ахиллова сухожилия, которым установили пьезоэлектрический имплантат, ученые наблюдали повышенный синтез коллагена I/III типа.

Статья опубликована в Advanced Materials.

Повреждения сухожилий обычно лечат хирургически: врачи сшивают место разрыва, но это далеко не всегда означает, что после заживления сухожилие полностью восстановит свою функцию. В месте разрыва может образоваться рубцовая ткань и мешать движениям конечностей, так что медики пытаются придумать, как исключить образование рубцов. Похожая задача стоит перед врачами и при лечении переломов, когда нужно обеспечить правильный и быстрый рост костной ткани.

Уже рассказывали про метод электростимуляции, который ученые использовали для ускорения заживления переломов. Электрическое поле достаточной силы способствует пролиферации клеток и стимулирует регенерацию тканей. При этом электрическим полем можно воздействовать не только на кости, но также и на другие виды соединительной ткани (связки, сухожилия).

Ирландские ученые во главе с Манусом Биггсом (Manus J. Biggs) из Ирландского национального университета решили использовать электрическое поле для заживления сухожилий. Они сконструировали имплантат, состоящий из пьезоэлектрических нановолокон. Во время движений в них генерируется электрический заряд, который и стимулирует регенерацию тканей.

Исследователи испытали пьезоэлектрические волокна на крысах с травмой ахиллова сухожилия. Животным сшили концы сухожилий, а затем одной группе крыс имплантировали в место разрыва пьезоэлектрические волокна, а другой поставили имплантат, не обладающий свойствами пьезоэлектрика. Через две недели после травмы грызунов стали помещать на беговую дорожку, чтобы заставить их двигаться, а пьезоэлектрические волокна вырабатывать электрический заряд.

Через восемь недель после травмы у животных в сухожилиях измерили выработку коллагена. У крыс с пьезоэлектрическим имплантатом в сухожилиях увеличился синтез коллагена I/III типа — самого эластичного и прочного вида. При этом коллаген II типа, характерный для суставов, продуцировался у них в значительно меньшем количестве, чем у крыс с имплантатом, не обладающим свойствами пьезоэлектрика (p < 0,05). Эти результаты говорят о том, что электростимуляция обеспечивает более правильную регенерацию ткани сухожилия.

В будущем исследователям предстоит усовершенствовать пьезоэлектрические имплантаты, но их работа показала, что у этого метода лечения есть большой потенциал.