Исследователи из Стоматологической школы Лос-Анджелеса Калифорнийского университета разработали новый гидрогель с высокой пористостью, благодаря которому происходит более эффективное восстановление тканей. Предполагается, что новое поколение гидрогелевых систем позволит улучшить свойства биоматериалов для восстановления костных повреждений.
Гидрогель – это биоматериал, состоящий из трехмерной сети полимерных цепей. Материал легко поглощает воду, а по структуре схож с живыми тканями, поэтому его используют для транспортировки клеток в поврежденные области для их восстановления. Недостаток современных образцов кроется в небольшом размере пор, что ограничивает выживаемость и размножение трансплантируемых клеток, то есть формирования новой ткани. Это ограничивало применение гидрогелей в целях регенеративной медицины.
Один из широко исследуемых биоматериалов – природная минеральная глина. Как оказалось, этот материал хорошо сочетается с медицинскими препаратами, не вызывая нежелательных последствий. Также минеральная глина является биосовместимым и доступным веществом.
Минеральная глина имеет послойную структуру и отрицательно заряженные частицы на поверхности. Эти особенности были важны для исследования, поскольку разрабатываемый гидрогель обладал позитивно-заряженными частицами. Когда гидрогель ввели в слои глины способом интеркаляции – получили материал с очень пористой структурой, что способствовало лучшему формированию костных тканей.
Далее гидрогель с минеральной глиной с помощью метода фотоиндукции превратили в гель, который легче ввести лабораторным мышам. У мышей было незаживающее повреждение черепа, в которое ввели гидрогель с минеральной глиной. Через 6 недель произошло значительное восстановление костной ткани путем миграции и роста собственных стволовых клеток мышей.
Автор работы, преподаватель наук о биоматериалах, д-р Мин Ли рассказал о перспективах применения гидрогеля в сфере стоматологии: «результаты работы позволят создавать гидрогели высокой пористости для лучшей регенерации костной ткани, чтобы усовершенствовать костные имплантационные материалы».
Введение состава из живых клеток и биоактивных молекул с помощью гидрогелей для лечения поврежденных тканей однажды заменит более сложные методы, такие как хирургическая операция.
В перспективе ученые планируют изучить, как физические свойства нанокомпозитных гидрогелей влияют на миграцию и деятельность клеток, а также на формирование кровеносных сосудов.
«Разработанные гидрогели будут применяться в разных сфера медицины, в том числе для транспортировки лекарственных средств, транспортировки клеток внутри тканей организма, технологий культивирования тканей для стоматологии и челюстно-лицевой хирургии», — говорит д-р Ли.
