В течение последних 30 лет научное сообщество работало над созданием синтетической альтернативы костным трансплантатам для восстановления больных или поврежденных костей. Исследователи из Университета Макгилла использовали канадский источник света (CLS) в Университете Саскачевана для продвижения нового метода выращивания синтетической костной ткани.
Быстро развивающаяся область инженерии костной ткани сосредоточена на выращивании костных клеток в лаборатории на материалах, называемых каркасами, а затем на переносе этих структур в тело человека для восстановления повреждений костей. Как и кости, которые он имитирует, каркасы нуждаются в взаимосвязанной сети мелких и крупных пор, которые позволяют клеткам и питательным веществам распространяться и помогают создавать новую костную ткань.
Многообещающий процесс команды McGill работает путем изменения внутренней структуры материала, называемого оксидом графена , чтобы сделать его более подходящим для регенерации костной ткани.
Оксид графена — это ультратонкое сверхпрочное соединение, которое все чаще используется в электронике, оптике, химии, накопителях энергии и биологии. Одним из его уникальных свойств является то, что когда на него помещают стволовые клетки , они имеют тенденцию трансформироваться в клетки, образующие костную ткань, называемые остеобластами.
Междисциплинарная группа, в которую вошли исследователи из отделов горного дела и материаловедения, электротехники и стоматологии McGill, обнаружила, что добавление эмульсии масла и воды к оксиду графена, а затем его замораживание при двух разных температурах дает поры двух разных размеров по всей поверхности. материал.
Профессор Марта Черрути сказала, что, когда они «засеяли» уже пористые строительные леса стволовыми клетками из костного мозга мыши, клетки размножились и распространились внутри сети пор, что является многообещающим признаком того, что новый подход в конечном итоге может быть использован для регенерации костной ткани у людей. .
«Мы показали, что каркасы полностью биосовместимы, что клетки счастливы, когда их туда помещают, и что они способны проникать сквозь каркас и колонизировать весь каркас», — заявила она.
Исследователи использовали луч BMIT-BM в CLS, чтобы визуализировать поры разного размера внутри каркаса, а также рост и распространение клеток. Ведущий исследователь Йивэнь Чен, доктор философии. студент, работающий под руководством Черрути, сказал, что их работа была бы невозможна без синхротрона, потому что низкая плотность оксида графена означает, что он поглощает очень небольшое количество света.
«Насколько нам известно, это первый случай, когда люди использовали синхротронный свет, чтобы увидеть структуру каркасов из оксида графена», — сказал Чен.
Хотя до широкого клинического применения этого нового подхода может пройти еще много лет, Черрути считает, что их работа может позволить другим исследователям больше узнать о том, как стволовые клетки превращаются в клетки кости .
«Возможно, это приведет к лучшему пониманию биологии костей, которое иначе мы бы не поняли», — сказала она. «Возможно, в краткосрочной перспективе мы сможем использовать методы в лаборатории, чтобы лучше понять кость и, возможно, разработать новые лекарства».
Исследование было опубликовано в Carbon.
