Графическая аннотация. Источник: Биоактивные материалы (2024). DOI: 10.1016/j.bioactmat.2024.08.017
Ежегодно во всем мире проводится около 2,2 миллиона процедур по пересадке костей, золотым стандартом лечения является аутотрансплантация, при которой собственная кость пациента используется для имплантации зубов, а также для восстановления и реконструкции частей рта, лица и черепа.
Учитывая недостатки аутотрансплантации, включающие необходимость дополнительной операции, более длительное время восстановления, риски осложнений и доступность большего количества костной ткани, группа исследователей из Школы стоматологии Мичиганского университета преуспевает в своих усилиях по созданию лучшего костного трансплантата в лабораторных условиях.
Уже создав технологию, которая позволяет создавать костные каркасы с коллагеноподобными наноструктурами, порами микрометрового размера и естественными формами, исследователи пришли к «захватывающему усовершенствованию», которое восстанавливает кость за счет улучшения взаимодействия клеток и матрикса, сказал Питер Ма, профессор стоматологии.
Последнее открытие, которое особенно полезно для пациентов, нуждающихся в восстановлении, включающем большие объемы кости, стало результатом сотрудничества между Ma Lab и Franceschi Lab. Команда подала заявки на патенты США и международные патенты на пептидсодержащие сополимеры, нановолокна и имплантируемые и инъекционные 3D-каркасы для регенерации костей и других связанных тканей, которые могут принести много пользы.
«Наличие предсказуемого источника материалов для регенерации кости означает гораздо более надежные процедуры», — сказал Ма. «Самое важное — это то, что мы можем регенерировать ткани без введения экзогенных клеток, которые потенциально усложнили бы терапию, вызвав иммунный ответ. Захватывающий результат заключается в том, что наш новый подход может регенерировать примерно в восемь раз больше костной ткани, чем каркас без специальных пептидов на нановолокнах».
Из более чем 2 миллионов процедур по пересадке костей во всем мире, 500 000 из них проводятся в Соединенных Штатах и обходятся примерно в 5 миллиардов долларов, говорят исследователи.
Помимо аутотрансплантации, новая процедура трансплантации, разработанная командой, заменит другие подходы: аллотрансплантацию, при которой используется донорская ткань, и ксенотрансплантацию, при которой используется животная ткань. Оба метода сопряжены с рисками, такими как инфекция и нехватка.
Ма и коллеги, которые описывают науку, лежащую в основе новой техники, в исследовании в журнале Биоактивные материалы, говорят, что новый подход имеет много преимуществ.
«Мы изобрели биоразлагаемые полимерные шаблоны, которые содержат пептиды на нановолокнах, действующие как ключи, открывающие новые ворота для высвобождения заблокированного потенциала регенерации кости из собственных клеток реципиента. После регенерации предварительно разработанной трехмерной костной ткани материалы будут разрушаться и исчезать без потенциальных долгосрочных осложнений», — сказал Ма, который также является профессором Инженерного колледжа и Медицинской школы Мичиганского университета.
«Мы очень рады сделанным нами открытиям. И мы верим, что то, что мы создали, может трансформировать костные трансплантаты для миллионов людей, которым они нужны».
Соавторы исследования: Тунцин Чжоу, Рафаэль Кавальканте, Чуньси Ге и Ренни Франчески, все из Школы стоматологии Мичиганского университета.
Дополнительная информация: Тунцин Чжоу и др. Синтетические спиральные пептиды на нановолокнах для активации рецепторы клеточной поверхности и синергически усиливают регенерацию костных дефектов критического размера, Биоактивные материалы (2024). DOI: 10.1016/j.bioactmat.2024.08.017
Информация о журнале: Биоактивные материалы
Предоставлено Мичиганским университетом
