Биостекло не является новым материалом для медицинского применения. До недавних пор его получали из соединений кремния и использовали для восстановления повреждённой костной ткани. Как пишет онлайн-издание MedicalNewToday, исследователи из Университета науки и технологии в Миссури (Missouri University of Science and Technology) Стив Юнг (Steve Jung) и Делберт Дэй (Delbert Day) создали биостекло, которое можно эффективно применять для заживления повреждений мягких тканей. Статья об этом открытии анонсирована на обложке майского номера журнала American Ceramic Society's Bulletin.

В своих опытах Юнг и Дэй испытывали действие биоактивного стекла различного состава на биологические жидкости (в частности, кровь). Их заинтересовал один из образцов стекла, названный 13–93B3, содержащий кальций. В его состав в массовом эквиваленте входили следующие компоненты: 53 процента – B₂O₃, 20 процентов – CaO, 12 процентов – K₂O, 6 процентов – Na₂O, 5 процентов – MgO, 4 процента – P₂O₅.

Почему в состав биостекла учёные добавили кальций? Юнг и Дэй думали о том, какую пользу может принести этот новый материал, если его использовать для лечения ран. Учёные рассуждали так: известно, что кальций является важным фактором в регенерации кожи и необходим для формирования эпидермиса. Кроме того, кальций делает сам процесс заживления более эффективным.

Не секрет, что организм «чинит» раны поэтапно. На начальном этапе, когда рана кровоточит, в ней образуются волокна особого белка – фибрина, в котором «застревают» тромбоциты (форменные элементы крови), закупоривая рану и образуя тромб. На следующем этапе тромб выделяет вещества-регуляторы, которые «привлекают» к ране клетки иммунной системы – лимфоциты-макрофаги. Организм «мобилизует» последние для борьбы с возможной инфекцией. И на заключительном этапе макрофаги выделяют в кровь специальные вещества, сигнализирующие о том, что пора заживлять рану, образуя новый эпидермис (кожу).

У Юнга и Дэя возникла мысль, что можно попытаться создать биостекло, имитирующее микроструктуру фибринового сгустка. Из образца стекла 13–93B3 учёные изготовили нановолокна размером от 300 нм до 5 мкм, на ощупь и внешне похожие на хлопковую вату и вместе с тем обладающие высокой пластичностью. Назвали такой материал DermaFuse.

Кроме того, оказалось, что если в пробирку с бактериями, такими как кишечная палочка, сальмонеллы и стафилококки, поместить DermaFuse, то бактерии погибают. Одной из причин данного явления может быть то, что борат лития, входящий в состав этого материала, локально, в месте контакта с бактериями, создаёт щелочную среду, в которой они просто не выживают.

Первые испытания провели на лабораторных животных. Позже учёные получили разрешение на проведение клинических испытаний на пациентах с неминуемой угрозой ампутации конечностей из-за инфицирования ран.

Следует сказать, что трофические, долго не заживающие раны – очень серьёзная проблема для больных диабетом. Самый обычный ушиб грозит диабетику гематомой и дальнейшим развитием трофической язвы из-за нарушения кровоснабжения повреждённых участков. Затем в рану проникают бактерии и усугубляют процесс. Обычный ушиб может привести к ампутации конечности в лучшем случае, а в худшем – микробы проникнут в кровь и возникнет системная инфекция, приводящая к смертельному исходу.

Двенадцать пациентов, больных диабетом и имеющих показания к ампутации, участвовали в эксперименте, который проводил Phelps County Regional Medical Center (PCRMC) в Миссури. У всех отмечались значительные улучшения и заживления ран практически без образования рубцов.

Компания Mo-Sci, которую основал Делберт Дэй, уже начала производство нового материала DermaFuse.

Источник информации:

Peter Wray «Cotton candy» that heals? Borate glass nanofibers look promising. – American Ceramic Society Bulletin. – May, 2011. – Vol. 90. – No. 4.