Подобные конструкции позволят восстанавливать крупные костные дефекты, а опыты на лабораторных животных уже показали, что регенерация кости с гетерогенными имплантами идет в два раза быстрее, чем при стандартных имплантах с однородной структурой.

Разработку ведут биомедики Института клинической медицины Университета Лобачевского, Приволжского исследовательского медицинского университета (Нижний Новгород), а также ученые Сеченовского университета, Института химической физики имени Н. Н. Семенова РАН и ФНИЦ «Кристаллографии и фотоники» РАН (Москва).

Результаты опубликованы в международном научном журнале по биомедицине Stem Cell Research & Therapy.

Даже использование собственной кости пациента не дает гарантии полного закрытия дефекта, а костный материал от другого человека и вовсе может не прижиться. Главная цель авторов проекта — получить синтетические импланты с характеристиками, максимально близкими человеческой кости. Модель создается с помощью лазерной 3D-печати, в ее ячейки заселяются стволовые клетки пациента, и вся конструкция имплантируется на поврежденный участок.

Исследования скаффолдов в Приволжском медицинском университете / ©Пресс-служба ННГУ

«Синтетическая костная ткань состоит из множества ячеек, которые повторяют неоднородную структуру кости: с крупными порами внутри импланта и более мелкими на поверхности. Такая структура позволяет прорастать кровеносным сосудам, а скорость биодеградации скаффолда соответствует скорости восстановления кости», — сообщила заведующая лабораторией молекулярно-генетических исследований Института клинической медицины ННГУ Дарья Кузнецова.

В ходе исследования ученые воссоздали фрагмент черепа мыши — наноскаффолды с трехслойной структурой. Импланты из биосовместимого материала на основе молочной кислоты напечатали на лазерном 3D-принтере в Сеченовском университете. Технология позволяет настраивать скорость биодеградации материала, чтобы скаффолд рассасывался по мере восстановления кости.

«Регенерацию кости показывал метаболический имиджинг, а биодеградацию импланта оценивали с помощью флуоресцентной микроскопии. Благодаря сочетанию этих методов визуализации за счет собственного свечения клеток, мы доказали, что доставка кислорода, питательных веществ, минерализация и другие процессы интенсивнее на гетерогенных скаффолдах», — говорит Дарья Кузнецова.

Заведующая лабораторией молекулярно-генетических исследований Института клинической медицины ННГУ Дарья Кузнецова / ©Пресс-служба ННГУ

В будущем авторы планируют усовершенствовать состав синтетической костной ткани и увеличить размер скаффолдов. Исследование состоялось в рамках федеральной программы «Приоритеты 2030».