Регенерація кістки є складною процедурою, і сучасні підходи для полегшення цієї регенерації, такі як трансплантати та застосування факторів росту, стикаються з проблемами, основна з яких – висока вартість таких процедур.
Проте, південнокорейські науковці прагнуть це змінити. Прорив був зроблений завдяки створенню п’єзоелектричного матеріалу, який має здатність посилювати розвиток кісткової тканини.
Дослідницька група KAIST (Корейський провідний науково-технологічний інститут) під керівництвом професора Сеунгбума Хонга з Департаменту матеріалознавства та інженерії (DMSE) оголосила 25 січня про розробку біоміметичної каркасу, який генерує електричні сигнали під час застосування тиску, використовуючи унікальну остеогенну здатність гідроксиапатиту. Це дослідження було проведено у співпраці з командою під керівництвом професора Джангхо Кіма з Департаменту інженерії біосистем конвергенції Національного університету Чоннам, Південна Корея.
Гідроксиапатит є основним матеріалом фосфату кальцію, який міститься в кістках і зубах. Відомо, що ця біосумісна мінеральна речовина запобігає карієсу і часто використовується в зубній пасті. Попередні дослідження п’єзоелектричних каркасів підтвердили вплив п’єзоелектрики на сприяння регенерації кісток і покращення зрощення кісток у різних матеріалах на основі полімерів, але були обмежені в моделюванні складного клітинного середовища, необхідного для оптимальної регенерації кісткової тканини. Однак це дослідження пропонує новий метод використання унікальних остеогенних здібностей гідроксиапатиту для розробки матеріалу, який імітує середовище для кісткової тканини в живому організмі. Дослідницька група розробила виробничий процес, який сплавляє гідроксиапатит з полімерною плівкою. Гнучкий і в той же час міцний каркас, розроблений завдяки цьому процесу, продемонстрував свій надзвичайний потенціал для сприяння регенерації кісток за допомогою експериментів in vitro та in vivo на щурах.
Команда також визначила принципи регенерації кісток, на яких базується їхній каркас. Використовуючи атомно-силову мікроскопію (АСМ), вони проаналізували електричні властивості каркаса та оцінили детальні властивості поверхні, пов’язані з формою клітини та формуванням клітинного скелетного білка. Вони також досліджували вплив п’єзоелектрики та властивостей поверхні на експресію факторів росту.
«Ми розробили п’єзоелектричний композитний матеріал на основі гідроксиапатиту, який може діяти як «кістковий бинт» завдяки своїй здатності прискорювати регенерацію кістки. Це дослідження не тільки пропонує новий напрямок для розробки біоматеріалів, але також має важливе значення для вивчення впливу п’єзоелектрики та властивостей поверхні на регенерацію кісток».
За матеріалами: SciTechDaily
