Пьезоэлектрический «костный бандаж» быстрее заживляет переломы костей

Новая «костная повязка» регенерировала поврежденную кость у мышей.

Исследователи успешно регенерировали поврежденные кости черепа у мышей, используя биомиметический каркас из пьезоэлектрического материала и способствующие росту свойства природного минерала. Новый «костный бандаж» пригодится для регенерации костей и регенеративной медицины в целом.

Пьезоэлектрические материалы генерируют электрический заряд в ответ на приложенное механическое напряжение. В данном случае, кость — пьезоэлектрический материал. Поскольку он обладает электрическим микроокружением, электрические сигналы играют важную роль в процессе восстановления кости, что может эффективно способствует регенерации кости. Однако это сложный процесс, основанный на механических, электрических и биологических компонентах.

Исследователи из Корейского института передовых наук и технологий (KAIST) разработали новаторский подход к регенерации костей, который сочетает в себе пьезоэлектричество и минерал, который естественным образом встречается в кости — гидроксиапатит (HAp).

Обычно его добавляют в зубную пасту для реминерализации эмали и укрепления зубов. Исследования показали, что HAp усиливает остеогенез и обеспечивает основу для роста новой кости. Также он отличается пьезоэлектрическими свойствами и шероховатой поверхностью, что делает его идеальным кандидатом для создания каркасов для выращивания костей.

(d) Изображения микроКТ, показывающие регенерацию кости в черепах мышей с использованием различных каркасов, и 
(e) объем и площадь кости через 2, 4 и 6 недель после имплантации каркаса.
Предоставлено: Джу и др.

Исследователи изготовили отдельно стоящий биомиметический каркас, интегрировав HAp в пьезоэлектрический каркас из поливинилиденфторид-ко-трифторэтилена (P(VDF-TrFE)), полимерной пленки.

Сравнение каркасов с HAp и без них in vitro показало, что прикрепление клеток к каркасам HAp было на 10–15 % выше. После пяти дней культивирования клеток их пролиферация была на 20-30% выше, а уровни остеогенеза на каркасах HAp — на 30-40% больше. Результаты исследования показали, что HAp максимизирует пьезоэлектрические свойства каркаса и создает среду, аналогичную внеклеточному матриксу организма. Это неклеточный компонент всех тканей, который обеспечивает необходимую физическую структуру и важные сигналы для регенерации тканей.

Затем исследователи протестировали каркасы HAp/P(VDF-TrFE) на мышах, поместив их поверх дефектов костей черепа животных. Каркасы выдерживали в течение шести недель без деформации. Все мыши выжили; не наблюдалось никаких побочных эффектов, включая отсутствие инфекции или воспалительной реакции. После двух, четырех и шести недель имплантации регенерация кости усилилась в разы у мышей с установленными каркасами HAp.

Исследование опубликовано в журнале ACS Applied Materials & Interfaces.

Читать далее:

«Возможно, это семена»: органика с астероида Рюгу может объяснить происхождение жизни на Земле

Ученые наконец-то выяснили, почему ночью насекомые роятся вокруг света

Посмотрите на 19 галактик в беспрецедентной детализации от «Уэбба»

Обложка: Wikipedia | Сведения о лицензии

Подписывайтесь
на наши каналы в Telegram

«Хайтек»новостионлайн

«Хайтек»Dailyновости 3 раза в день

Первая полоса
Физики придумали, как раскрыть тайну темной материи
Космос
Ученые рассказали, как экстремальный холод влияет на сон
Наука
Марсианский метеорит раскрыл тайны воды на Красной планете
Космос
Хакеры удаленно взломали компьютер, используя соседний Wi-Fi
Новости
«Уэбб» заснял три огромные «невозможные» галактики
Космос
Телескоп запечатлел столкновение галактик на скорости 3,2 млн км/ч
Космос
Укус вместо укола: создана вакцина от малярии, распространяемая комарами
Наука
Физики определили форму отдельного фотона
Наука
Создатели ChatGPT планируют выпустить собственный браузер
Новости
Плотность промышленных роботов в мире удвоилась за семь лет
Новости
В Гибралтаре нашли «фабрику», на которой неандертальцы варили клей
Наука
Nvidia раскрыла, какие товары компании будут в дефиците и когда
Новости
Посмотрите на первое в истории фото звезды из другой галактики
Космос
Чрезвычайно молодую планету нашли у звезды с «кривым» диском
Космос
Предложен способ навигации дронов без GPS: по «отпечаткам рельефа»
Новости
Ученые раскрыли тайну гигантских черных дыр ранней Вселенной
Космос
Microsoft и Atom Computing выпустят коммерческий квантовый компьютер в 2025 году
Новости
Создан робот-голубь, который летает как настоящая птица
Наука
На страницах тысячелетнего Голубого Корана нашли скрытый текст
Наука
Уязвимость ИИ: типы атак LLM-injection и способы защиты от них
Технологии