Исчезающий гидрогель ускорит лечение переломов

Когда стволовые клетки используются для регенерации костной ткани, многие из них мигрируют с места «ремонта», что нарушает процесс заживления. Предложенный метод удерживает стволовые клетки на месте, поэтому восстановление ткани происходит лучше и быстрее. Когда же дело сделано, гидрогель исчезает.

Похожий метод уже используется для восстановления других типов тканей, в том числе хрящевой, но до сих пор не применялся в лечении поврежденных костей.

«Наш успех открывает двери для более сложных видов восстановления костной ткани. Например, теперь мы сможем точно определить место ремонта в надкостнице или наружной мембране костного материала», — поясняет доцент кафедры биомедицинской инженерии Даниэль Бенуа.

Полимеры, разработанные учеными, называются гидрогелями, поскольку удерживают воду, что необходимо для сохранения стволовых клеток живыми. Имитируя ткани организма, они не только способствуют заживлению, но и исчезают прежде, чем организм примет их за инородные тела и запустит защитную реакцию.

В ходе исследования стволовые клетки пересаживали на костную ткань подопытных мышей. Изучалось поведение клеток как внутри тела, так и в пробирках. Для чистоты эксперимента все живые клетки на костных фрагментах доноров были удалены, чтобы регенерация осуществлялась только силами стволовых клеток.

Чтобы следить за ходом исследования, стволовые клетки модифицировали путем вживления генов, приводящих к флуоресценции. Затем костный материал покрывали гидрогелем, содержащим меченные стволовые клетки. Наблюдения показали, что никакой ощутимой разницы в концентрациях стволовых клеток в естественных условиях и в образцах в пробирках нет, даже несмотря на то, что в теле животного стволовые клетки находились в располагающей к миграции среде, то есть подвергались воздействию энзимов и кровотока. Благодаря гидрогелю практически все стволовые клетки оставались на месте и успешно превращались в новую костную ткань.

Поскольку некоторые повреждения тканей восстанавливаются быстрее других, необходимо было разработать еще и механизм, управляющий скоростью разрушения гидрогеля. Так вот контролировать время, за которое он должен исчезать, у ученых также получилось. Для этого они варьировали количество групп разлагаемых атомов внутри молекул полимеров.