Мидии подсказали ученым идею, которая может продвинуть терапию сложных костных дефектов.
Трехмерные изображения челюстной кости крысы с периимплантитом, у которой установлен плохо прижившийся титановый мини-имплант (слева) и с успешно прижившийся имплант, в котором использовалась адгезивная гидрогелевая терапия /© UCLA School of Dentistry
Способность этих моллюсков прикрепляться к подводным объектам помогла в разработке своей технологии исследователям из Университета Калифорнии в Лос-Анджелесе. Они включили альгинатный раствор в гидрогель. С помощью него авторы статьи, опубликованной в издании Science Translational Medicine, планируют решить некоторые проблемы трансплантологии.
Гидрогели активно используются в последние годы для введения терапевтических препаратов и стволовых клеток, необходимых для восстановления утраченных участков костных тканей. По сравнению со стандартными протоколами костной трансплантации этот подход снижает риск воспаления и инфекции, а также сокращает стоимость терапии.
Используемые сегодня гидрогели, которые состоят из сеток полимеров, эффективны для переноса лекарств и стволовых клеток к целевым точкам. Но, к сожалению, при некоторых условиях, например во время операций челюстно-лицевой хирургии, затрагивающих полость рта и прилегающие области, они имеют тенденцию становиться менее эффективными. Кровь и слюна препятствуют должному закреплению в нужном месте. Из-за этого то, что гель несет на себе — лекарства или стволовые клетки, — не остается на месте достаточно долго, чтобы обеспечить необходимый регенерирующий или терапевтический эффект.
Один из авторов работы, доктор Алиреза Мошавериния, отмечает, что команда искала продукт с оптимальной адгезией для таких сложных условий. Вдохновившись природной способностью мидий, исследователи ввели в гидрогель альгинат: при гидратации эти обнаруживаемые в клетках водорослей вещества становятся липкими, похожими по свойствам на смолу.
Ученые протестировали новый гидрогель, загруженный стволовыми клетками, взятыми из ткани десны и биоактивной керамикой для наращивания кости в 18-недельном исследовании на крысах. У них был заранее вызванный периимплантит — инфекционное заболевание, которое вызывает воспаление десны и костных структур вокруг зубного имплантата.
Исследователи вводили гидрогель в нужное место в крысиных ртах, используя для того, чтобы он «схватился», обработку, аналогичную методике, которую стоматологи применяют для отверждения зубных пломб у людей. К концу исследования кость вокруг имплантатов у всех крыс полностью регенерировала.
«Легкая обработка помогла затвердеть гидрогелю, обеспечивая более стабильный носитель для доставки стволовых клеток, — поясняет Мошавериния. — Мы считаем, что этот новый метод может быть оптимальным вариантом при тканевой инженерии для пациентов, которые потеряли твердые и мягкие черепно-лицевые ткани из-за травмы, инфекции или опухолей».
