Революционное открытие может ускорить приживление костного имплантата

Революционное открытие может ускорить приживление костного имплантата

Революционное открытие может ускорить приживление костного имплантата

Группа исследователей открыла новую технику, которая может ускорить восстановление пациента после замены костей. Новые микроволокна, которые в 10 раз тоньше человеческого волоса, могут менять размер, форму и ядра ​​отдельных стволовых клеток и «обманывать» их так, чтобы они становились клетками костей. Дальнейшие исследования будут направлены на улучшение процесса фиксации костных имплантов с уменьшением риска инфицирования.

Международная исследовательская группа под руководством Университета Монаша открыла новый метод, который может ускорить восстановление человека после костной имплантации за счет изменения формы и ядер отдельных стволовых клеток.

В рамках сотрудничества с участием Университета Монаша, Мельбурнского центра нанопроизводства, CSIRO, Института медицинских исследований Макса Планка и Швейцарского федерального технологического института в Лозанне были разработаны массивы микроволокон, производящиеся с использованием ультрафиолетовой литографической нанопечати, которые, по сути, «обманывают» клетки, превращая их в кости.

Литографическая нанопечать позволяет создавать изображения в микромасштабе при низкой стоимости процесса, с высокой производительностью и высоким разрешением.

При имплантации в тело пациента в рамках процедуры замены кости, такой как бедро или колено, исследователи обнаружили, что эти волокна - которые в 10 раз тоньше человеческого волоса - меняют форму, ядра ​​и генетический материал внутри стволовой клетки.

Исследовательская группа не только смогла определить топографию размеров волокон и их влияние на стволовые клетки, но и обнаружила, что с их помощью можно сформировать в четыре раза больше костной ткани по сравнению с существующими методами.

Результаты были опубликованы в Advanced Science.

«Это означает, что с дальнейшей разработкой этой технологии мы сможем ускорить процесс фиксации костных имплантов к окружающей ткани, в дополнение к снижению рисков заражения», - сказала доцент Джессика Фрит с факультета материаловедения и инженерии Университета Монаша. «Мы также сможем определить, какую форму принимают эти опорные структуры и какого размера они должны быть для упрощения изменений в каждой стволовой клетке, и выбрать ту, которая лучше всего подходит для применения на практике».

В настоящее время исследователи проводят моделирование и тестирование этой технологии на животных, чтобы увидеть, как она работает с медицинскими имплантатами.

Инженеры, ученые и медицинские работники уже давно знают, что клетки могут принимать сложные механические сигналы от микросреды, которые, в свою очередь, влияют на их развитие.

Однако доктор Виктор Кадарсо из факультета механической и аэрокосмической инженерии Университета Монаша говорит, что их результаты указывают на неизвестный ранее механизм, с помощью которого можно использовать «механотрансдукторную передачу сигналов» с помощью микротопографии для клинических условий в будущем.

«Использование микрорельефа поверхности вместо добавления биологических факторов для управления развитием стволовых клеток имеет далеко идущие последствия для «умного» культивирования в технологии стволовых клеток и клеточной терапии, а также для разработки интеллектуальных материалов для имплантатов с повышенной остеоиндуктивной способностью», - сказал доктор Кадарсо.

Профессор Николас Фёлькер из Института фармацевтических наук Монаша и директор Мельбурнского центра нанопроизводства говорит, что результаты исследований подтверждают влияние микроволокон не только на форму клеточного ядра в целом, но и на его содержимое.

«Способность контролировать степень деформации ядра клетки путем определения архитектуры нижележащего субстрата может открыть новые возможности для регулирования экспрессии генов и последующей судьбы стволовой клетки», - сказал профессор Фёлькер.

Оценить статью
(0)