Создан умный гель для заживления переломов костей

Обновлено: 16.05.2024

Американские биоинженеры создали гидрогель, который при температуре тела мгновенно превращается из жидкости в полутвердую массу, а спустя некоторое время начинает деградировать в необходимом темпе. Данные разработки, имеющей перспективы стать своеобразной внутренней шиной для сломанных костей, опубликованы в журнале Biomacromolecules.

Проблемой большинства современных биополимеров, реагирующих на изменение температуры, является их быстрое разрушение после затвердевания, что мешает полноценному заживлению переломов костей.

Ученые из университета Райса решили эту проблему, добавив в структуру молекул геля химические «сшивающие» компоненты. «Когда под воздействием температуры тела происходит загустение геля, начинается процесс его стабилизации», — объяснил главный автор исследования Брендан Уотсон (Brendan Watson).

В будущем созданный группой биоинженеров гель может стать материалом для опоры и восстановления поврежденных костей и других биологических тканей в человеческом организме. При комнатной температуре гидрогель представляет собой жидкость, которая при введении в тело превращается в гель, заполняющий и стабилизирующий свободное пространство до тех пор, пока в ходе естественного роста его не заменит биологическая ткань. Источник

Ученые из Королевского технологического института в Стокгольме создали новый биосовместимый композитный материал (на основе полимера), который в будущем сможет заменить металлические пластины, используемые для фиксации костей при сложных и нестабильных переломах. Созданный полимерный материал не уступает по прочности стоматологическим композитам и практически не токсичен.

Результаты исследования были опубликованы в журнале Advanced Functional Materials. Хирургические методики с использованием нового материала планируется внедрять в клиническую практику в 2023 и 2024 годах с акцентом на переломы кистей рук.

Один из авторов разработки, профессор Майкл Малкоч, уверен, что методика и материал AdhFix могут позволить лучше и удобнее настраивать пластины для фиксации переломов. Например, фиксация при переломе ребер и ключицы достаточно сложная, а новая методика позволит это делать оптимально.

Профессор Малкоч утверждает, что металлические пластины тяжело изменять по форме и у них есть тенденция прилипать к мягким тканям, что может сопровождаться серьезными осложнениями. Так, исследования, проведенные учеными из США, показали, что после лечения переломов пальцев металлическими пластинами у 64 % пациентов отмечались нарушения подвижности.

Альтернативная хирургическая методика, AdhFix, сочетает в себе винты с наращиванием композита полимер / гидроксиапатита. Композиционный материал формируют на месте и затем с помощью воздействия светом индуцируется быстрое отвердение.

Исследования показали, что AdhFix может хорошо выдерживать нагрузки на костные ткани, возникающие при движении. Эксперименты на животных показали, что использование новой методики позволяет добиться консолидации костной ткани без деградации, побочных эффектов или спаечных образований в мягких тканях.

Каждый перелом по-своему уникален и безусловным преимуществом нового материала является то, что хирург может адаптировать фиксирующую пластину к конкретной форме кости пациента и структуре перелома. Кроме того, отпадает необходимость в хранении большого количества металлических пластин.

Методика разработанная учеными из Швеции может быть использована также и в ветеринарии для лечения переломов у животных, так как позволяет избежать высокой теплопроводности металлических пластин, что очень актуально в холодную погоду.

Ученые из университета Райса решили эту проблему, добавив в структуру молекул геля химические «сшивающие» компоненты. «Когда под воздействием температуры тела происходит загустение геля, начинается процесс его стабилизации», - объяснил главный автор исследования Брендан Уотсон (Brendan Watson).

«Это новый термочувствительный гидрогель, который может доставить стволовые клетки к месту костного дефекта и постепенно деградировать по мере роста и развития костной ткани», - отметил один авторов разработки Антонио Микос (Antonios Mikos).

Читайте также: