Simulací přirozeného prostředí kosti pomocí specifického hydrogelu se vědcům podařilo stimulovat regeneraci kosti.
Lidské kosti se při drobných poškozeních, jako jsou zlomeniny, často samy uzdravují, přičemž tělo nahradí veškerou ztracenou tkáň. Kost se však nedokáže sama regenerovat, pokud dojde k závažným poruchám, jako je například výrazný úbytek kosti způsobený chirurgickým odstraněním zhoubného nádoru, fyzickým traumatem, extrakcí zubu, onemocněním dásní nebo zánětem v okolí zubních implantátů. Zcela nový hydrogel by to však mohl změnit.
Vědecky řečeno, materiál se označuje jako imunomodulační vláknitý hydrogel na bázi kyseliny hyaluronové a Fmoc-difenylalaninu (FmocFF/HA) a byl vytvořen vědci z Univerzity v Tel Avivu a Michiganské univerzity. Jeho jedinečnost spočívá v tom, že se svým fyzikálním i chemickým složením velmi podobá extracelulární matrix, která se nachází v kostní tkáni.
Hydrogel jako pomocník při léčbě
Extracelulární matrix, nebo-li hmota ukládající se v mezibuněčných prostorech, je podle vědců látka, která obklopuje naše buňky a poskytuje jim strukturální podporu. Každý typ tkáně v našem těle má svou vlastní extracelulární matrix, která je tvořena vhodnými materiály s odpovídajícími mechanickými vlastnostmi. Extracelulární matrix přirozené kostní extracelulární matrix lze přirovnat k fibrilární struktuře nového hydrogelu. Navíc se díky její tuhosti mohou buňky pacienta diferencovat na buňky tvořící kost.
„Jak se dá očekávat, extracelulární matrix našich kostí je poměrně tuhá,“ říká profesor Adler-Abramovich. „V naší studii jsme vyrobili hydrogel, který tuto specifickou matrici napodobuje jak chemickými, tak fyzikálními vlastnostmi. Na nanometrické úrovni se buňka může ke gelu připojit, získat strukturální podporu a přijímat příslušné mechanické signály z vláken. Abychom tyto vlastnosti otestovali, pěstovali jsme nejprve buňky v 3D modelu gelu. Poté jsme zkoumali vliv hydrogelu na modelových zvířatech s velkými kostními defekty, které se nemohly spontánně zahojit.“
Potkanům se kosti zcela uzdravily
Při laboratorních pokusech vědci hydrogel použili k vyplnění díry o průměru 5 mm v horní části lebky potkana, protože díra byla příliš velká na to, aby se sama zacelila. Jako kontrola byla použita druhá díra v lebce, která nebyla léčená. Celkem bylo použito dvacet potkanů.
„Sledovali jsme je po dobu dvou měsíců různými metodami,“ uvedla profesorka Lihi Adler-Abramovichová z Tel Avivu. „K našemu potěšení se kostní defekty plně upravily regenerací, kosti získaly původní tloušťku a vytvořily si nové cévy.“
Zdroj:
sciencedaily.com, jpost.com, eurekalert.org