Как сообщили в пресс-службе вуза, технология ускоряет образование сосудов в 3,1 раза, а костной ткани – в 4,6 раза. Имплантат способствует росту вокруг себя нервных волокон и кровеносных сосудов. Для регенерации кости после травмы необходимы не только новая костная ткань, но и нервы с сосудами, без которых восстановление идет хуже.

Электрическая стимуляция считается перспективным методом, имитирующим естественные сигналы кости при нагрузке. Однако традиционные способы требуют внешних источников питания, проводов и электродов, что делает метод инвазивным и повышает риск осложнений.

В новом имплантате, по словам доцента Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий ТПУ Романа Чернозема, наночастицы имеют ядро и оболочку. Внутри находится феррит марганца, снаружи – пьезоэлектрическая оболочка из модифицированного титаната бария. В магнитном поле ядро меняет форму, а оболочка преобразует это движение в электрический сигнал, запускающий восстановление тканей.

Имплантат работает и как временная опора для клеток, и как активная электрическая платформа: он активирует нервные клетки, поддерживает рост сосудов и направляет формирование кости. Магнитоэлектрическая стимуляция повышает уровень кальция в клетках почти в два раза и активирует сигнальные пути, отвечающие за рост и восстановление тканей.

Исследования на дефектах бедренной кости у мышей показали, что через две недели появляются признаки роста нервных клеток и запускается развитие костной ткани. Через восемь недель наблюдалось выраженное восстановление кости с прорастанием нервов и сосудов. По сравнению с контрольными группами, стимуляция ускорила формирование нервов и сосудов в 3,1 раза, а костной ткани – в 4,6 раза.

Директор Международного научно-исследовательского центра «Пьезо- и магнитоэлектрические материалы» ТПУ Роман Сурменев отметил, что главное преимущество подхода – совмещение 3D-печати и беспроводной электрической стимуляции в одной платформе. Она воспроизводит внеклеточный матрикс поврежденных тканей и состоит из биорезорбируемого полимерного материала на основе желатина и биосовместимых магнитоэлектрических наночастиц. В перспективе такие платформы можно использовать для восстановления не только костей, но и других сложных тканей, где важно управлять ростом клеток, сосудов, нервов и межклеточным обменом.

В работе участвовали ученые из ТПУ, Шанхайского института керамики (Китай), Университета Китайской академии наук (Китай), ТГУ, Института катализа им. Г. К. Борескова СО РАН, МИСИС и Университета Авейру (Португалия). Результаты опубликованы в журнале ACS NANO.

ТАСС