Российские ученые создали необычные биоматериалы "Искусственная кость"

Нижегородский национальный университет имени Н.#nbsp;И.#nbsp;Лобачевского (ННГУ) использует технологию, подобную природной, для#nbsp;получения материалов, по#nbsp;химическому составу и#nbsp;структуре напоминающих костную ткань человека, производства стоматологических ремонтных паст и#nbsp;биополимерных пленок, способных лечить ожоги, кожные заболевания и#nbsp;даже рак. В#nbsp;данной новостной статье представлена информация об#nbsp;уже имеющихся медицинских применениях и#nbsp;перспективах дальнейших исследований.

Шпионаж за#nbsp;природой
Химики, физики, биологи и#nbsp;ученые-медики совместно работают над созданием материалов, которые были#nbsp;бы максимально приближены к#nbsp;природным и#nbsp;не#nbsp;отторгались#nbsp;бы организмом. Они также хотят, чтобы они обладали терапевтическими свойствами.
Об#nbsp;исследованиях в#nbsp;этом направлении рассказали сотрудники кафедры аналитической медицинской химии химического факультета ННГУ.

Искусственная кость
При сложных переломах, костных инфекциях и#nbsp;опухолях часто возникает необходимость восстановления утраченной костной ткани. Для#nbsp;этого используются кости пациентов или доноров. Сбор костного материала#nbsp;— сложный и#nbsp;опасный процесс, и#nbsp;нет никакой гарантии, что трансплантат приживется. Поэтому мечтой медиков является универсальный синтетический материал, близкий к#nbsp;человеческой кости, из#nbsp;которого можно было#nbsp;бы изготавливать биосовместимые имплантаты методом литья, точения и#nbsp;3D-печати.
С#nbsp;химической точки зрения костная ткань представляет собой органико-неорганический композиционный материал. Ее#nbsp;основными компонентами являются гидроксиапатит (гидроксифосфат кальция), образующий минеральный скелет, и#nbsp;коллагеновые волокна, обеспечивающие гибкость и#nbsp;проницаемость. У#nbsp;взрослого человека гидроксиапатит составляет 60−70% массы кости. Остальные 30−40% приходятся на#nbsp;органические вещества, в#nbsp;первую очередь на#nbsp;коллаген I#nbsp;типа (волокнистый белок соединительной ткани, отвечающий за#nbsp;рост и#nbsp;пролиферацию клеток).

Перед ННГУ была поставлена задача воспроизвести подобные композиционные материалы в#nbsp;лабораторных условиях. Сначала была решена проблема синтеза гидроксиапатита. Для#nbsp;этого была создана специальная реакционная установка

Доктор химических наук, профессор Александр Князев поясняет. —#nbsp;Основная сложность заключалась в#nbsp;том, чтобы точно выдержать параметры синтеза гидроксиапатита, особенно кислотность и#nbsp;температуру. Даже малейшее отклонение приводит к#nbsp;получению совершенно других соединений".

Следующим шагом было экспериментальное определение того, при каких условиях минералы и#nbsp;органические вещества осаждаются вместе. В#nbsp;качестве сырья для#nbsp;волокон были использованы полисахариды из#nbsp;отходов перерабатывающей промышленности и#nbsp;рыбный коллаген. Рыбный коллаген превосходит бычий коллаген, который обычно используется в#nbsp;таких случаях. —#nbsp;Он#nbsp;гипоаллергенен, трансдермален, проникает через кожу и#nbsp;быстро поступает в#nbsp;кровь. Он#nbsp;на#nbsp;96% идентичен человеческому белку. Это также коллаген I#nbsp;типа, он#nbsp;содержит большое количество аминокислот глицина и#nbsp;пролина, которые необходимы для#nbsp;синтеза ДНК и#nbsp;РНК".

Это вещество производится в#nbsp;виде геля и#nbsp;после сушки измельчается в#nbsp;порошок. В#nbsp;итоге получается твердый, губчатый, пористый композитный материал, похожий на#nbsp;натуральную кость. Он#nbsp;может быть использован для#nbsp;создания каркаса (скаффолда) для#nbsp;имплантатов, в#nbsp;котором может прорастать соединительная ткань и#nbsp;течь кровь. Коллаген обеспечивает биосовместимость.
Для#nbsp;повышения биоактивности в#nbsp;матрицу из#nbsp;гидроксиапатита и#nbsp;коллагеновых волокон ученые предлагают добавлять вещества, способствующие заживлению костной ткани, противоопухолевые и#nbsp;другие терапевтические агенты.