Возможности травматологов расширяются благодаря ученым
Одна из самых распространенных травм — переломы. Многие по своему опыту знают, что это такое. Процесс восстановления длителен и крайне дискомфортен. Что уж говорить о сложных переломах, скажем, тазобедренного сустава, когда необходимы операция, имплантация. Наука, конечно, не стоит на месте, предлагая все более эффективные решения, позволяющие сохранять пациентам не только здоровье, но и работоспособность, комфортную жизнь. Сегодня речь пойдет о материалах, по своей структуре и свойствам схожих с костной тканью. Область их разработки и применения называется «биоимплантация».
Кафедра физики и технологии наноструктур и материалов физического факультета Северо-Кавказского федерального университета (СКФУ) занимается исследованием и созданием различных наноматериалов, в том числе и биологически активных, один из главных потребителей которых — медицина. Тема исследования молодого ученого кафедры, кандидата технических наук, доцента Анастасии БЛИНОВОЙ (на снимке) — «Разработка элементосбалансированной наноструктурированной системы для высокоэффективной регенерации поврежденных костных тканей». Корреспондент «Поиска» расспросил молодого ученого о том, как продвигается работа.
— Почему вас заинтересовало именно это направление?
— Оно, во-первых, находится в тренде, как сегодня модно говорить, деятельности кафедры. Во-вторых, я, учась в СКФУ, получила специальность «Химическая технология монокристаллов, материалов и изделий электронной техники». Углубляла знания в магистратуре. Нынешняя тема — своеобразный вызов для меня в несколько ином направлении исследований и возможность внести вклад в решение актуальной медицинской проблемы.
— В чем суть проведенных исследований?
— Для регенерации требуются клетки, способные к трансформации (преобразование одних клеточных форм в другие называется полиферацией) и реализации генетически обусловленной программы формирования специализированного фенотипа клеток (дифференцировке в костной ткани). Дифференцировка меняет функцию клетки, ее размер, форму и метаболическую активность.
Хотя существует множество возможных типов клеток человека, доступных для использования в качестве модели для каждой фазы этого процесса, ни один тип не является идеальным.
Мы взялись за создание элементосбалансированной наноструктурированной системы, содержащей силикаты и фосфаты эссенциальных (то есть жизненно необходимых) микроэлементов, отказавшись от использования живых клеток (аутотрансплантатов). На это есть ряд серьезных причин. Да, такие клетки берутся из собственных тканей пациента, что исключает основные иммунологические и большинство инфекционных осложнений при трансплантации. Однако брать их нужно непосредственно перед этапом замещения костного дефекта, что увеличивает время основного этапа операции. Во-вторых, возможный объем аутотрансплантата весьма ограничен. А самое главное — при его заборе донор зачастую подвергается серьезным оперативным вмешательствам. Помимо этого, не исключены и последующие осложнения: инфицирование ткани, появление воспалительного процесса.
Мы пошли иным путем, использовав элементосбалансированную наноструктурированную систему. Ее основа — биосовместимые глюкозаминсодержащие полимеры с инклюдированными (включенными в состав) коллоидными формами макроэлементов (кальция, фосфора, магния и др.). Плюс наноразмерные хелатные тройные комплексы эссенциальных микроэлементов (цинка, железа, меди и др.) с незаменимыми аминокислотами: водорастворимыми (витамин С, витамины группы В и другие) и жирорастворимыми (A, D, E и K), а также витаминами для высокоэффективной регенерации поврежденных тканей.
Использование наночастиц эссенциальных микроэлементов в предлагаемой элементо-сбалансированной системе обусловлено тем, что они обладают высокой биологической активностью, низкой токсичностью, высокой усвояемостью и пролонгированным действием. Полностью элементо-сбалансированная наноструктурированная система обеспечит необходимыми ресурсами клетки костной ткани (остеоциоты) и стволовые клетки, ее образующие (остеобласты), что приведет к ускоренной регенерации поврежденных костных тканей, уменьшению времени на реабилитацию, низкую вероятность проявления гнилостных процессов.
Эссенциальными называют микроэлементы, которые постоянно присутствуют в организме, играя исключительную роль в обеспечении жизнедеятельности. Среди них — железо, медь, цинк, кобальт, хром, молибден, никель, селен и др. В группу эссенцальных также входят силикаты и фосфаты — большой круг веществ со сложным химическим составом.
Уже разработаны методы синтеза биоактивных наноразмерных форм эссенциальных макро- и микроэлементов. Исследования ведутся с применением комплекса современных методов анализа материалов. Результаты опубликованы в высокорейтинговых научных журналах, индексируемых в WoS и Scopus. Сегодня мы приступили к экспериментам на лабораторных животных, изучению токсикологических характеристик, остеогенного потенциала (способности к регенерации) системы и ее биосовместимости с организмом.
— В каком виде эта система предлагается: мазь, гель, инъекции?
— Композиция представляет собой суспензию, которая наносится на поврежденную костную ткань, встраиваясь в поврежденные участки пластинчатых костей организма. В процессе заживления перелома она примет структуру костной ткани и начнет давать ей макро- и микроэлементы, тем самым ускоряя заживление. Иными словами, это биоусвояемый имплантат. О его составе мы говорили выше.
Мы стремимся к тому, чтобы разработанная нами элементосбалансированная наноструктурированная система стала универсальной, то есть могла бы применяться для восстановления костей любого типа. Хочу подчеркнуть, что исследование выполнено при финансовой поддержке Совета по грантам Президента Российской Федерации (проект СП-476.2022.4).
Станислав ФИОЛЕТОВ
Фото предоставлено А.Блиновой
Нет комментариев