Новое вещество сможет вылечить переломы за пару дней
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.
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.
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.
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.
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.
