В Томске создали биоэлектрический имплантат для восстановления костей

Томские ученые совместно с коллегами разработали 3D-биоэлектрический имплантат, восстанавливающий сложные дефекты костей. Уникальный материал создает слабые электрические сигналы, похожие на естественные сигналы живой костной ткани.

По словам ученых, для полноценного восстановления кости после травмы или операции необходимо, чтобы в зоне дефекта появлялась новая нервная и сосудистая сеть. Иначе регенерация идет медленнее и хуже.

"Одним из перспективных подходов к эффективной регенерации считают электрическую стимуляцию. Она имитирует биоэлектрические свойства самой кости: в естественных условиях они достигаются за счет механической нагрузки, при которой возникают слабые электрические сигналы - они помогают клеткам "понимать", где и как нужно восстанавливать ткань, - рассказали в Томском политехническом университете. - Однако традиционные подходы к электрической стимуляции требуют внешних источников питания. Это делает метод инвазивным и повышает риск осложнений".

Политехники изобрели имплантат, генерирующий электрические сигналы прямо в зоне дефекта кости. Его напечатали на 3D-принтере из биосовместимого гидрогеля со встроенными магнитоэлектрическими наночастицами.

"Исследование показало, что 3D-печатные скэффолды под воздействием слабого переменного магнитного поля способствуют остеогенной дифференцировке стволовых клеток костного мозга и созреванию нейрональных шванновских клеток", - поясняют ученые.

Имплантаты ускоряют образование костной ткани за счет роста вокруг нее нервных волокон и кровеносных сосудов. Это уже подтвердили испытания на лабораторных мышах с дефектами бедренной кости. Уже через две недели после вживления скэффолда у грызунов отмечались признаки раннего роста нервных клеток и запуск развития костных тканей. Магнитоэлектрическая стимуляция ускоряла формирование нервов и сосудов в три раза.

Исследователи считают, что в перспективе подобные 3D-платформы можно использовать для восстановления не только костей, но и других сложных тканей.