В мире химии

Восстанавливающие кость наночастицы с отделкой из ДНК

11 января 2016

Исследователи из Германии разработали восстанавливающую кости пасту с наночастицами. Это изобретение будет способствовать ускорению заживления переломов и трещин костей.

Основа нового материала – синтетические наночастицы на основе фосфата кальция, в которые инкапсулированы два гена фактора роста костей. Эти гены могут внедряться в клетку и индуцировать синтез белков, способных ускорять рост костной ткани.

Лечение случаев, связанных с переломами, трещинами и даже утратой фрагментов костей, связанных с травмами или операциями (например, удаление опухоли) до сих пор является непростой задачей для медиков.

Маттиас Эппле (Matthias Epple) из Университета Дуйсбурга-Эссена, под руководством которого и была разработана новая костная паста, поясняет, что многие существующие в настоящее время способы терапии – пересадка донорских костей, а также применение синтетического фосфата кальция отличаются рядом недостатков – появляется риск инфекции, восстановленные таким способом участки кости отличаются низкой механической стабильностью, фосфат кальция может неправильно ресорбироваться восстанавливаемой костью.



Рисунок из RSC Adv., 2013, DOI 10.1039/C3RA23450A

Для разработки нового состава для восстановления ткани исследователи из группы Эппле решили скомбинировать костеобразующие свойства фосфата кальция (основного компонента кости) с дополнительной стимуляцией роста кости к окружающей травмированное место ткани.

В наночастицы из фосфата кальция инкапсулированы гены двух факторов роста костной ткани – костный морфогенетический белок 7 [bone morphogenetic protein 7 (BMP-7)], стимулирующий работу костеобразующих клеток и фактор роста эндотелия сосудов [vascular endothelial growth factor (VEGF)], который индуцирует рост кровеносных сосудов для питания клеток костной ткани.

После инъекции в место травмы наночастицы усваиваются окружающими клетками, кислотная среда лизосом растворяет фосфат кальция, в результате чего гены высвобождаются. Эти клетки, подвергшиеся трансфекции, начинают продуцировать факторы, ускоряющие рост кости, понижая тем самым время, в течение которого пациент вынужденно иммобилизован. Эппле предполагает, что стимулирующий эффект от новой системы будет продолжаться в течение месяцев и годов, что позволит обойтись одной единственной инъекцией.

Майкл Хоффман (Michael Hofmann), специалист по разработке костного цемента и систем направленной доставки лекарственных препаратов из Университета Бирмингема отмечает, что новая костная паса будет очень быстро замещаться свежерастущей костью, то есть в данном случае мы имеем дело с исчезающим имплантатом, который может оказаться весьма полезным для людей с нарушенными функциями роста костной ткани – например, пожилых людей страдающих остеопорозом. Хоффман полагает, что новый материал имеет огромный потенциал для ускорения роста или заживления переломов и трещин костной ткани и может найти применение как в ортопедии, так и в стоматологии.

Исследователи из группы Эппле планируют продолжить работу по изучению наночастиц фосфата кальция, пытаясь заставить их распознавать определенные типы клеток за счет прививки определенных антител к поверхности наночастиц.

Источник: RSC Adv., 2013, DOI 10.1039/C3RA23450A


метки статьи: биохимия, медицинская химия, нанотехнологии, новые материалы

В мире химии

Другие новости

25 сентября 2013 Химия в быту: Уход за головными уборами

Чтобы сохранить хороший внешний вид головных уборов, их необходимо по мере загрязнения чистить. Правильная чистка позволяет сохранить первоначальную форму головного убора.


4 декабря 2010 К элементам жизни добавился мышьяк

Исследователи из США обнаружили микроорганизм, который при необходимости для обеспечения своего обмена веществ может усваивать мышьяк вместо фосфора. Результаты открытия могут оказаться полезными для более детального понимания того, как эволюционировала жизнь на Земле.


11 марта 2009 Как никотин взаимодействует с рецепторами мозга?

Химики из Калтеха выяснили, почему никотин отличается высоким сродством связывания ацетилхолиновых рецепторов мозга и низким сродством связывания с рецепторами мышечной ткани.