Исследователи из Кореи разработали новую методику для получения искусственных костей. Поскольку новый способ позволяет получать искусственные кости еще более близкие по свойствам к натуральным, есть надежда, что новый материал для имплантатов окажется более совместимым с регенерирующейся костной тканью.

Быстрое увеличение среднего возраста населения Земли приводит к тому, что травмы костей различной природы (зачастую вызванные развивающимся с возрастом остеопорозом) становятся значительной проблемой для здравоохранения, что стимулирует исследования в области регенерации костной ткани. Большое внимание в последнее время привлекают биомиметические подходы восстановления поврежденных костных структур, однако для успешного процесса лечения крайне важна совместимость и близость свойств имплантанта с естественной костной тканью.

Рис. 1. Новый способ получения искусственных
костных структур сочетает в себе методы
воспроизведения губчатой ткани и электропрядения.
(Рисунок из Sci. Technol. Adv. Mater. 12 035002
doi: 10.1088/1468–6996/12/3/035002).

Большая часть исследований, посвященных методам получения искусственных костей, была направлена на получение материалов, имитирующих губчатое вещество кости – структуру, содержащую большое количество пустот, зачастую эти расположение этих пустот похоже на расположение ячеек в пчелиных сотах. Однако для полноценного практического применения искусственных костей необходимо, чтобы такие структуры могли содержать фрагменты, имитирующие кортикальный слой кости – уплотненную ткань, формирующуюся во внешних слоях кости. Кортикальный слой кости не характеризуется таким количеством пустот, как губчатое вещество, однако в кортикальном слое присутствуют каналы, по которым в кости подаются питательные вещества, необходимые для ее формирования. Исследователям из Кореи удалось достичь существенного прорыва в создании искусственных костей за счет успеха в получении имитации этих каналов.

Узелки из биоматериала на полимерной основе (полиметилметакрилат-полкапролактон-гидроксиапатит) наматывали на стальные провода диаметром около 0,3 мм с помощью метода электропрядения (электропрядение представляет собой нанотехнологический процесс получения тканеподобных структур из микроволокон под воздействием электрического заряда). Полученные структуры объединяли с основой, представляющей искусственное губчатое вещество кости, которое, в свою очередь, получали с помощью стандартной методики из оксида циркония и фосфата кальция. На заключительном этапе стальные проводки удаляли, и полученный в итоге композит обладал значительным подобием небольших костей человека.

Полученная в результате всех операций структура отличалась большой прочностью, а также характеризовалась 70%-ной пористостью, что, практически отвечает характеристикам обычной кости. Тесты подтвердили, что искусственные кости отличаются высокой степенью биологической совместимостью, которая, очевидно, важна для применения таких материалов в имплантации. Однако, для детального выяснения биологических свойств нового материала еще необходим ряд исследований как in vitro, так и in vivo.