Відновлення кісток – це складний процес, а існуючі методи, такі як трансплантати та застосування стимуляторів росту, мають суттєві недоліки, як-от висока вартість. Проте корейськими вченими здійснено значний прорив із створенням п’єзоелектричного матеріалу, здатного стимулювати розвиток кісткової тканини.
25 січня дослідницька група KAIST на чолі з професором Сонбумом Хонгом з кафедри матеріалознавства та інженерії (DMSE) оголосила про розробку біоміметичного каркасу, який генерує електричні сигнали при впливі тиску, використовуючи унікальну остеогенну здатність гідроксиапатиту (HAp). Це дослідження проводилося у співпраці з групою під керівництвом професора Чанхо Кіма з кафедри інженерії конвергентних біосистем Національного університету Чоннам.
Гідроксиапатит (HAp) – це основний матеріал на основі фосфату кальцію, який міститься в кістках і зубах. Ця біосумісна мінеральна речовина також відома тим, що запобігає руйнуванню зубів і часто використовується в зубній пасті.
Прорив у відновленні кісток
Попередні дослідження п’єзоелектричних каркасів підтвердили вплив п’єзоелектрики на стимуляцію відновлення кісток і поліпшення їхнього зрощення в різних полімерних матеріалах. Проте вони не могли повністю імітувати складне клітинне середовище, необхідне для оптимального відновлення кісткової тканини. Дослідження корейських науковців пропонує новий метод використання унікальних остеогенних властивостей гідроксиапатиту для розробки матеріалу, який імітує середовище для кісткової тканини в живому організмі.
Цей матеріал має потенціал революціонізувати методи лікування травм і захворювань кісток, забезпечуючи більш ефективне та доступне рішення для відновлення кісткової тканини.
Дослідницька група створила метод виробництва, який поєднує гідроксиапатит (HAp) з полімерною плівкою. Створений завдяки цьому процесу гнучкий та самостійний каркас продемонстрував унікальну здатність сприяти відновленню кісткової тканини під час лабораторних досліджень in-vitro та експериментів на живих щурах.
Розуміння принципів регенерації кісток
Команда також визначила принципи регенерації кісток, на яких базується їхній каркас. За допомогою атомно-силової мікроскопії (AFM) вони проаналізували електричні властивості каркасу та оцінили детальні властивості поверхні, пов’язані з формою клітин та утворенням клітинного скелетного білка. Вони також досліджували вплив п’єзоелектрики та властивостей поверхні на експресію факторів росту.
Ми розробили п’єзоелектричний композитний матеріал на основі HAp, який може діяти як «кісткова пов’язка» завдяки своїй здатності прискорювати відновлення кісток. Це дослідження не тільки пропонує новий напрямок для розробки біоматеріалів, але й є важливим для вивчення впливу п’єзоелектрики та властивостей поверхні на регенерацію кісток.
Професор Хонг з KAIST’s DMSE
