Новости химической науки > Восстанавливающие кость наночастицы с отделкой из ДНК

Исследователи из Германии разработали восстанавливающую кости пасту с наночастицами. Это изобретение будет способствовать ускорению заживления переломов и трещин костей.

Основа нового материала – синтетические наночастицы на основе фосфата кальция, в которые инкапсулированы два гена фактора роста костей. Эти гены могут внедряться в клетку и индуцировать синтез белков, способных ускорять рост костной ткани.

Лечение случаев, связанных с переломами, трещинами и даже утратой фрагментов костей, связанных с травмами или операциями (например, удаление опухоли) до сих пор является непростой задачей для медиков.

Маттиас Эппле (Matthias Epple) из Университета Дуйсбурга-Эссена, под руководством которого и была разработана новая костная паста, поясняет, что многие существующие в настоящее время способы терапии – пересадка донорских костей, а также применение синтетического фосфата кальция отличаются рядом недостатков – появляется риск инфекции, восстановленные таким способом участки кости отличаются низкой механической стабильностью, фосфат кальция может неправильно ресорбироваться восстанавливаемой костью.

Рисунок из RSC Adv., 2013, DOI 10.1039/C3RA23450A

Для разработки нового состава для восстановления ткани исследователи из группы Эппле решили скомбинировать костеобразующие свойства фосфата кальция (основного компонента кости) с дополнительной стимуляцией роста кости к окружающей травмированное место ткани.

В наночастицы из фосфата кальция инкапсулированы гены двух факторов роста костной ткани – костный морфогенетический белок 7 [bone morphogenetic protein 7 (BMP-7)], стимулирующий работу костеобразующих клеток и фактор роста эндотелия сосудов [vascular endothelial growth factor (VEGF)], который индуцирует рост кровеносных сосудов для питания клеток костной ткани.

После инъекции в место травмы наночастицы усваиваются окружающими клетками, кислотная среда лизосом растворяет фосфат кальция, в результате чего гены высвобождаются. Эти клетки, подвергшиеся трансфекции, начинают продуцировать факторы, ускоряющие рост кости, понижая тем самым время, в течение которого пациент вынужденно иммобилизован. Эппле предполагает, что стимулирующий эффект от новой системы будет продолжаться в течение месяцев и годов, что позволит обойтись одной единственной инъекцией.

Майкл Хоффман (Michael Hofmann), специалист по разработке костного цемента и систем направленной доставки лекарственных препаратов из Университета Бирмингема отмечает, что новая костная паса будет очень быстро замещаться свежерастущей костью, то есть в данном случае мы имеем дело с исчезающим имплантатом, который может оказаться весьма полезным для людей с нарушенными функциями роста костной ткани – например, пожилых людей страдающих остеопорозом. Хоффман полагает, что новый материал имеет огромный потенциал для ускорения роста или заживления переломов и трещин костной ткани и может найти применение как в ортопедии, так и в стоматологии.

Исследователи из группы Эппле планируют продолжить работу по изучению наночастиц фосфата кальция, пытаясь заставить их распознавать определенные типы клеток за счет прививки определенных антител к поверхности наночастиц.

Источник: RSC Adv., 2013, DOI 10.1039/C3RA23450A

метки статьи: #биохимия, #медицинская химия, #нанотехнологии, #новые материалы