|
Научные достижения химического факультета
02.08.2023
Химики МГУ с коллегами разработали более биосовместимый материал для имплантатов
Фосфатные
костные имплантаты, содержащие стронций, лучше приживаются. К таким выводам
пришла коллаборация ученых химического факультета МГУ, ИМЕТ РАН, МНИОИ им.
Герцена и ПМГМУ им. Сеченова. Полученные данные вместе с разработанным подходом
к изучению биологических свойств фосфатов позволят создать материалы с высоким
показателем биосовместимости. Результаты исследований опубликованы в журнале Molecules.
Все
наши кости состоят из фосфатов, поэтому их смело можно назвать одними из
важнейших молекул человека. К сожалению, любая живая ткань может видоизменяться
и разрушаться, образуя злокачественные новообразования, и кости – не
исключение. Рак костей (остеосаркома) – один из самых агрессивных видов
онкологических заболеваний, так как быстро развивается и дает метастазы.
Лечение рака кости подразумевает обязательное удаление пораженного участка
кости. После этого при возможности устанавливают имплантат из различных
материалов, в том числе фосфатной керамики. Однако схожий с костью состав не
исключает возможности отторжения протеза организмом, что приносит пациенту
дополнительные проблемы и расходы.
Сейчас
многие исследователи из разных областей науки разрабатывают новые, более
совершенные материалы для восстановления костной ткани. Лучшая основа –
керамика на основе разных форм фосфатов кальция. Они схожи с натуральной
костной тканью организма и нетоксичны.
Содержащиеся
в теле человека фосфаты принадлежат в основном двум структурным типам:
гидроксиапатит и витлокит. "Мы стали изучать материалы на основе витлокита,
потому что он лучше растворим по сравнению с гидроксиапатитом, и именно это
свойство позволяет добиться формирования новой костной ткани в приемлемое
время", -- поясняет один из авторов работы, доцент кафедры Химической
технологии и новых материалов химического факультета МГУ к.х.н. Дина Дейнеко. -- "При этом мы хотели не только свести
к минимуму отторжение материалов организмом, но и наделить имплантаты другими
способностями: стимулировать деление клеток, улучшать дальнейшее заживление
пораженного участка, оказывать антибактериальное действие".
Чтобы
достичь этих целей, научная группа создавала материал, содержащий ионы стронция
в разных количествах. В результате серии экспериментов ученые смогли не только
получить усовершенствованный материал для имплантатов, но и отработать новый
подход к исследованию биологических свойств этого класса соединений: "Отличие
нашей группы от огромного количества других ученых, которые занимаются этой
темой (в том числе за рубежом) — подход к исследованию биологических свойств.
Мы уделяем очень большое внимание структуре и ее влиянию на свойства конечного
материала. Это не просто перебор концентраций и ионов, как часто делают сейчас
в литературе, а интерпретация свойств образца с точки зрения кристаллохимии", –
рассказывает Дина Дейнеко. – "Среди нас есть биологи, которые
предлагают идею для синтеза, и мы получаем соединения, исследуем их с помощью
различных методов анализа, определяем влияние модификации структуры на
проявляемые свойства. На сегодня все гипотезы о биологических свойствах мы
подтвердили опытами invivoна образцах клеток остеобластов и
остеосаркомы".
Исследователи
планируют продолжить эксперименты с другими ионами и сочетать их друг с другом,
чтобы добиться комбинированного действия имплантата. Одна из главных целей –
достичь выраженного антибактериального эффекта, чтобы уменьшить риск
возникновения имплант-ассоциированной инфекции.
Работа
выполнена при поддержке грантов РНФ 19-77-10013-П и 22-23-00278.
Ссылка на статью:
Inna V. Fadeeva, Dina V. Deyneko, Anna A. Forysenkova, Vladimir A. Morozov, Suraya A. Akhmedova,
Valentina A. Kirsanova, Irina K. Sviridova, Natalia S. Sergeeva, Sergey A. Rodionov, Irina L. Udyanskaya, Iulian V. Antoniac, Julietta V. Rau
Strontium Substituted b-Tricalcium Phosphate Ceramics: Physiochemical Properties and Cytocompatibility
Molecules 2022, 27(18), 6085
https://doi.org/10.3390/molecules27186085
Автор
текста Екатерина Изергина/пресс-служба химического факультета МГУ
Автор фото: Юлия Чернова/ пресс-служба химического факультета МГУ
|
