Ученые нашли новый шаблон для возобновления роста кости

436491-boneИсследователи из Индийского института науки (IIS) утверждают, что они обнаружили новый шаблон для регенерации костной ткани с помощью 3D каркасов из графеновых композитов, которые имитируют костную среду.

Тканевая инженерия предусматривает использование синтетического материала для создания трехмерной опорной конструкции, предназначенной для того, чтобы помочь клеткам расти и впоследствии восстановить исходную ткань.

Доктор Kaushik Chatterjee с кафедры материаловедения IIS исследовал, как и почему клетки по-разному реагируют на 2D и 3D каркасы.

Chatterjee и его ученики пытались усилить каркас из поликапролактона (PCL), добавив к нему графен — материал, известный своей высокой механической прочностью. В результате этого каркас из графена и PCL оказался прочнее, чем каркас только из одного PCL.

«PCL — это биоразлагаемый полимер, который сам по себе является очень мягким материалом. Это делает его непригодным для использования в качестве шаблона для костной тканевой инженерии», сообщили исследователи.

«3D-каркас изменяет клеточный ответ на графен в полимерном композите», отметили ученые в «Journal of Biomedical Materials Research».  

Исследователи изучили реакцию остеобластов (костных предшественников) на полимерные нанокомпозиты на основе графена в 2D и 3D каркасах.

Полимерные нанокомпозиты на основе графена по-разному обрабатываются при создании 2D и 3D каркасов.

Физические и химические свойства этих каркасов отличаются в зависимости от вида используемого графена и способа его обработки.

Исследование также показало, что остеобласты ведут себя по-разному в зависимости от вида каркаса (2D или 3D). Это различие в поведении клеток возникает из-за химической разницы в способе производства каркаса и использовании графена, который, в свою очередь, влияет на характер образовавшейся поверхности, предназначенной для размещения клеток.

Исследователи также выяснили, что графен увеличивает смачиваемость (степень поглощения влаги) каркаса, что делает его лучшим домом для остеобластов. Они также обнаружили, что клетки в 3D каркасе имеют более компактное расположение, подобное тому, которое наблюдается внутри костной ткани, в то время как в 2D субстратах клетки располагаются в случайном порядке.

В дополнение к этому было установлено, что минерализации костей (процесс, необходимый для укрепления костей) выше в 3D каркасах, чем в 2D субстратах.

«Идеальный каркасом является тот, который не только не токсичен для организма и не вызывает в нем иммунную реакцию, но также и поддерживает прикрепление клеток и активно поощряет здоровые клетки, окружающие поврежденную ткань, прорастать в каркасе и восстанавливать поврежденное место», сказал Sachin Sachin, ведущий автор исследования.