Регенерация костных тканей — это процесс небыстрый. К тому же сложен он не только для человеческого организма, но и для бригады врачей и самого пациента. Ведь нужно не только верно сопоставить костные отломки, но и надежно зафиксировать их на длительный срок. Однако новое вещество может облегчить этот процесс. Ведь международная группа исследователей нашла способ использовать гибридные аэрогели, прочные и сверхлегкие материалы, которые будут стимулировать рост новой костной ткани.
Сращивать переломы костей совсем скоро можно будет очень быстро
Что такое аэрогели
Для начла давайте разберемся в том, что же представляют собой эти уже упомянутые аэрогели. Аэрогели, грубо говоря — это сочетание твердого вещества и газа. Представьте себе желе, но не обычное желе, а такое, где вода медленно высыхает и полностью заменяется воздухом. Это медленное и тщательное удаление жидкости позволяет гелю сохранить свою форму, а не сморщиваться в твердый комок. Соединение твердого тела и газа делает аэрогели чрезвычайно легкими и очень пористыми. Эти два качества делают их подходящими для использования в виде каркасов, которые могут быть использованы в качестве физических «заменителей» для развивающейся кости, чтобы по мере ее роста, гель замещался новой костной тканью.
В настоящее время наиболее распространенные методы регенерации костей либо связаны с фиксацией костей друг относительно друга «извне» наложением шин, гипса или при помощи других аппаратов, либо сопоставлением отломков и фиксацией их металлическими пластинами и штифтами.
Костная ткань просто нуждается в небольшом «поощрении» для регенерации. — заявляют ученые. Главное — это заставить новую костную ткань расти в нужном направлении и в нужное время. Остановите рост слишком рано, и кость будет слишком хрупкой. Будете лечить очень долго — образуются костные мозоли (прим.ред. — что-то вроде наростов в месте сращенного перелома), и окружающие мышцы очень сильно атрофируются, пока человек будет носить гипс.
Своего рода баланс может быть достигнут с помощью каркаса, в котором используются гибридные аэрогели. Каркас — это структура, которая размещается в месте восстановления кости и которая «направляет» растущую ткань. Хороший каркас должен быть прочен, но не слишком жесток, держаться достаточно долго, чтобы образовалась свежая ткань, и иметь много пор для растущей кости. Всем этим требованиям и отвечает аэрогель. О новых уникальных материалах и не только мы регулярно пишем в Яндекс.Дзен, так что подписывайтесь, чтобы быть в курсе.
Как аэрогель поможет в регенерации костей
Есть много различных видов каркасов от керамики и металлов до целлюлозных гидрогелей. Так что же делает гибридные аэрогели лучше, чем другие? Во-первых, они наполовину состоят из белков, которые в конечном итоге разрушаются организмом. Другая половина — кремний, который медленно «тает» в виде ортокремниевой кислоты, а она, в свою очередь, ускоряет заживление ран. Во-вторых, размер пор аэрогеля можно контролировать во время процесса производства, приспособив его к различным задачам, так как разные кости организма имеют различную плотность и пористость.
Читайте также: Ученые впервые смогли вырастить зубную эмаль
В итоге три исследовательские лаборатории, базирующиеся в Иране, Германии и Австрии, собрались вместе и решили совместить очень прочный белок с очень легким и пористым аэрогелем. Выбранным белком оказался фиброин шелка, вещество, которое содержится в коконах шелкопряда. Конечно, исследователи столкнулись с изрядной долей препятствий на своем пути. Как передает издание Inverce, первый материал был слишком гидрофобным (он отталкивал воду, что плохо для подобного вещества), второй был слишком жестким и сухим, а третий просто «сидел» бы в теле вечно, не разрушаясь.
Сделав в итоге то, что нужно, ученые перешли к следующей фазе: проверке, а не являются ли гибридные аэрогели вредными для клеток человека. Когда гибридный аэрогель помещали в чашку, содержащую костные клетки, последние легко росли на его поверхности, забирая белки и минералы, необходимые для роста костей и развиваясь абсолютно нормально.
Аэрогели настолько прочные, что могут выдержать прямое нагревание
На следующем этапе гибридные аэрогели решили проверить на мышах. Исследователи (к сожалению, иногда так приходится поступать во имя науки) вызвали переломы костей у двух групп животных. Одним грызунам имплантировали аэрогель, в то время, как других лечили с использованием традиционных методов. Через 25 дней они увидели, что мыши с имплантами имели более быстрое и лучшее заживление, чем мыши без имплантатов. Аэрогель не только позволял новой кости расти, но и заставлял ее расти быстрее, чем обычно.
Более того, грызуны из первой группы могли вполне комфортно «пользоваться» своими конечностями без дополнительной фиксации, что не ограничивало их функциональность. А у некоторых животных на заживление уходило всего несколько дней. Конечно, аэрогель еще предстоит испытать на человеке, но гораздо более быстрый период реабилитации позволяет говорить о том, что в случае успеха у нас появится средство, которое будет заживлять кости за несколько дней, а не недель, как это происходит сейчас.
