Ученые создали новый упругий материал, основу которого составляет распространенный фосфат кальция, характеристики которого приближены к свойствам человеческой кости. Материал способен приобретать разнообразные формы и позволит усовершенствовать методы восстановления костных повреждений.
Как правило, для лечения значительных переломов кости, при которых она расколота на две части, необходима костная пластика. В процессе этой операции медики увеличивают объем костной ткани различными методами, включая использование фрагментов собственных костей пациента и пересадку тканей от донора.
Объем костной ткани, пригодной для восстановительных процедур, при использовании обоих методов, закономерно ограничен. Забор аутотрансплантатов (костной ткани самого пациента) может повлечь за собой послеоперационные осложнения и деструкцию кости в области взятия. Применение аллотрансплантатов (донорских тканей) сопряжено с риском инфицирования и иммунного отторжения.
Существуют и искусственные костные материалы. Их создают смешиванием порошков, содержащих кальций и фосфор, с жидким раствором. Полученная смесь отвердевает и становится вспомогательным элементом в поврежденной кости.
Несмотря на высокую твердость, их прочность на сжатие ниже, чем у костной ткани человека, образующей кортикальный слой. Недостаток эластичности делает их подверженными образованию трещин, поскольку они не могут компенсировать небольшие деформации, возникающие при обычном использовании. Это может повлечь за собой повторные переломы, дискомфорт и снижению качества жизни пациента.
Новый материал, предназначенный для регенерации костной ткани, разработан группой исследователей и состоит на основе фосфата кальция, лимонной кислоты, полиакриловой кислоты и L-полиаспарагиновой кислоты. Ученые дали ему название «нанокостным цементом». Проведенные исследования и эксперименты продемонстрировали, что данный материал оказывает существенную механическую поддержку и способствует более быстрому восстановлению. Статья о нём опубликовали в журнале Nature Communications.
«Благодаря составу, близкому к натуральной кости, данный материал безопасен и биосовместим. Кроме того, возможность придания любой формы до отверждения делает его одним из наиболее перспективных решений для костной регенерации», – сообщил Доктор У Цзюнь (Wu Jun).
Используя метод закрепления нанокластеров, исследователям удалось объединить характеристики гибких органических и жестких неорганических материалов. В результате был разработан инновационный «наноискусственный костный материал», который отличается высокой эластичностью, прочностью и жесткостью.
Новый материал увеличивается в размере при поглощении воды и при этом сохраняет высокую прочность на сжатие. Он создает пористую структуру, которая улучшает прикрепление клеток организма к «костной заплатке». Его механические характеристики более соответствуют свойствам натуральной кости, это обеспечивает большую свободу движений и улучшает самочувствие пациента. До момента полного застывания материал позволяет формировать различные структуры, что облегчает устранение дефектов кости сложной или нерегулярной формы.
По мнению экспертов, их разработка будет альтернативой традиционным костным трансплантатам в ортопедических операциях. Новый материал значительно упростит хирургические процедуры и сократит общее время операций и восстановления.