Новый композит из нановолокон для ортопедических приложений

Версия для печатиВерсия для печати

Биоинженерная замена сухожилий, связок, менисков колена требует воссоздания архитектуры этих тканей в трех измерениях. Эти волокнистые ткани, содержащие в своей основе коллаген, имеют упорядоченную структуру, которая позволяет им переносить большие механические нагрузки.

Многие лаборатории разрабатывают лечение при разрыве передней крестообразной связки и мениска колена, травмах мышц плечевого пояса, разрыве ахиллова сухожилия. Популярным подходом является использование скаффолдов из наноразмерных волокон, которые могут заставить ткань расти определенным образом. К несчастью широкое применение таких волокон в  ортопедии замедлилось из-за того, что клетки неохотно заселяют скаффолд, если волокна слишком плотно упакованы.

Ученые решили эту проблему включением в скаффолды временного, занимающего пространство элемента.

Robert L. Mauck и Brendon M. Baker из университета Пенсильвании разработали и обосновали новую технологию, которая позволяет создавать скаффолды с достаточно свободной структурой нановолокон, так что клетки могут заселять его без помех, при этом они по-прежнему могут инструктировать клетки, как выстилать новую ткань.

Используя метод электроспиннинга, который известен еще с 1930-х годов, команда сделала композиты, содержащие два разных типа волокон: медленно деградируемый полимер и водорастворимый полимер, который может быть выборочно удален для увеличения или уменьшения расстояния между волокнами.

Волокна созданы из электрически заряженных растворов полимеров, которые распыляются в электрическом поле и падают как снег на вращающийся барабан, а затем собираются в виде растяжимой ткани. После этого ткани можно придать форму для конкретных медицинских приложений, и добавить клетки, или она может быть вживлена напрямую в поврежденную ткань, чтобы соседние клетки ее заселили.

Увеличение пропорции растворимых волокон увеличивает возможность клеток-хозяинов заселять сетку из нановолокон и, в конечном счете, мигрировать для достижения равномерного распределения и формирования по-настоящему трехмерной ткани. Даже при удалении более чем 50 процентов начальных волокон оставшийся скаффолд является достаточной архитектурой для формирования высоко организованного внеклеточного матрикса производящих коллаген клеток. Полученный в итоге биологический материал обладает эластичными свойствами, почти соответствующими ткани менисков человека.

Результаты работы опубликованы в Proceedings of the National Academy of Sciences.

В настоящее время Mauck и его команда тестируют эти новые материалы на животной модели восстановления мениска и других ортопедических приложений.

Категория новости: 
Ссылка на источник: 
 

Оцените новость: 
Average: 5 (1 vote)
Реклама от Google: