Ученые из Северо-Западного университета создали биоактивный наноматериал, который стимулирует регенерацию кости. Он может стать одним из самых предпочтительных методов лечения пациентов с разными заболеваниями спины. Возможно, он будет адаптирован для восстановления не только костной ткани, но и мышц, сухожилий, хрящей.
Молекулы сахара на поверхности наноматериала обеспечивают его регенеративные способности. В моделях животных ученые изучили влияние наноматериала, «покрытого сахаром», на активность клинически используемого фактора роста - костного морфогенетического белка 2. Они обнаружили, что количество белка, необходимое для успешного артродеза позвонков, было уменьшено до беспрецедентного уровня – в 100 раз. Это хорошая новость, так как фактор роста вызывает серьезные побочные эффекты при использовании в количествах, необходимых для регенерации кости.
Артродез позвонков – обычная хирургическая процедура, при которой несколько позвонков объединяются при помощи костного трансплантата и факторов роста для стимуляции нового роста кости и стабилизации позвоночника
Биоразлагаемый наноматериал функционирует как клеточный матрикс, имитирующий взаимодействие клеток в окружении. Костный морфогенетический белок 2 активирует специфические виды стволовых клеток и подает сигналы, чтобы они стали костными клетками. Матрикс связывает белок так, как и природные сахара, а затем медленно высвобождает его, вместо того, чтобы выпустить сразу, снижая риск побочных эффектов.
Для создания наноструктур исследовательская группа синтезировала специфический тип сахара, который очень похож на те сахара, которые используются в природе для активации костного морфогенетического белка 2, когда клеточная сигнализация необходима для роста костей. Быстро движущиеся гибкие молекулы сахара, отображаемые на поверхности наноструктур, захватывают белок в определенном месте. Это усиливает действие сигналов, подаваемых для роста костей, до такой степени, что превосходит даже естественные сахарные полимеры в наших телах.
В природе сахарные полимеры известны как сульфатированные полисахариды, которые в настоящее время не представляется возможным синтезировать при помощи химических методов. Сотни белков в биологических системах имеют специфические области для связывания этих полимеров, чтобы активировать сигналы. Такие белки участвуют в росте кровеносных сосудов, пересадке клеток и клеточной пролиферации – все они имеют большое биологическое значение в регенерации тканей. Таким образом, подход ученых может использоваться и в других регенерирующих целях.
Исследователи планируют получить одобрение от Управления по надзору за качеством пищевых продуктов и лекарств, чтобы начать клиническое исследование и использовать наноматериал для регенерации костей у людей.
Результаты исследования были опубликованы в журнале «Nature Nanotechnology».
Источник: http://www.medicalnewstoday.com/releases/318017.php