Российские ученые-химики разработали новый биосовместимый материал для создания костных имплантатов
Группа ученых из МГУ, ИМЕТ РАН, МНИОИ им. Герцена, РНИМУ и МГМУ выяснили, что фосфатные костные имплантаты, содержащие стронций, обладают высокой биосовместимостью. Полученные данные вместе с разработанным подходом к изучению биологических свойств фосфатов позволят создать новые биоматериалы для использования в терапии онкологических заболеваний. Результаты исследований опубликованы в журнале Molecules.
Остеосаркома представляет собой один из самых агрессивных видов онкологических заболеваний. Лечение остеосаркомы подразумевает обязательное удаление пораженного участка кости. После этого, если это возможно, устанавливают имплантат из различных материалов, в том числе фосфатной керамики. Однако схожий с костью состав не исключает возможности отторжения протеза организмом, что отражается в постимплантационных осложнениях.
В настоящее время многие исследователи разрабатывают новые, более совершенные материалы для восстановления костной ткани. Лучшая основа – керамика на основе разных форм фосфатов кальция. Они схожи с натуральной костной тканью организма и нетоксичны. Содержащиеся в теле человека фосфаты принадлежат в основном двум структурным типам: гидроксиапатит и витлокит.
«Мы стали изучать материалы на основе витлокита, потому что он лучше растворим по сравнению с гидроксиапатитом, и именно это свойство позволяет добиться формирования новой костной ткани в приемлемое время, – поясняет один из авторов работы, доцент кафедры химической технологии и новых материалов химического факультета МГУ к.х.н. Дина Дейнеко. – При этом мы хотели не только свести к минимуму отторжение материалов организмом, но и наделить имплантаты другими способностями: стимулировать деление клеток, улучшать дальнейшее заживление пораженного участка, оказывать антибактериальное действие».
Чтобы достичь этих целей, научная группа создавала материал, содержащий ионы стронция в разных количествах. В результате серии экспериментов ученые смогли не только получить усовершенствованный материал для имплантатов, но и отработать новый подход к исследованию биологических свойств этого класса соединений.
«Отличие нашей группы от огромного количества других ученых, которые занимаются этой темой (в том числе за рубежом), – подход к исследованию биологических свойств. Мы уделяем очень большое внимание структуре и ее влиянию на свойства конечного материала. Это не просто перебор концентраций и ионов, как часто делают сейчас в литературе, а интерпретация свойств образца с точки зрения кристаллохимии, – рассказывает Дина Дейнеко. – Среди нас есть биологи, которые предлагают идею для синтеза, и мы получаем соединения, исследуем их с помощью различных методов анализа, определяем влияние модификации структуры на проявляемые свойства. На сегодня все гипотезы о биологических свойствах мы подтвердили опытами in vivo на образцах клеток остеобластов и остеосаркомы».
Исследователи планируют продолжить эксперименты с другими ионами и сочетать их друг с другом. Одна из главных целей ученых – достичь выраженного антибактериального эффекта, чтобы уменьшить риск возникновения имплантат-ассоциированной инфекции.
Источник: Информация предоставлены пресс-службой МГУ для портала «Научная Россия» (https://scientificrussia.ru/).
https://www.mdpi.com/1420-3049/27/18/6085