Использование стволовых клеток и гидрогеля при лечении костных переломов
Лечением стволовыми клетками уже никого не удивить. И травматология не стала исключением, объединив достижения биомедицинской инженерии и хирургии. Но метод лечения костных переломов с помощью вживления стволовых клеток до определенного времени обладал существенным недостатком, с ликвидацией которого успешно справились американские ученые.
Ученые из американского исследовательского университета презентовали инновационный способ лечения костных переломов, подразумевающий использование полимерного гидрогеля. Применение полимеризованных материалов направлено на удержание стволовых клеток и воды в местах нарушения целостности костной ткани.
Вживление в костную ткань стволовых клеток в целях сращения перелома стало практиковаться сравнительно недавно, и в связи с этим специалисты отмечают ряд недостатков указанной методики. Основной недоработкой инновационного способа лечения является миграция стволовых клеток из места травматического повреждения, что способствует значительному замедлению регенеративных процессов. Новейший метод, предложенный американскими учеными, позволяет ликвидировать недостатки лечения стволовыми клетками. Он подразумевает одновременное введение стволовых клеток и гидрогеля, который позволяет удерживать недифференцированные клеточные элементы в местах повреждения, а после восстановления целостности кости рассасывается.
Ученые, работающие на кафедре биомедицинской инженерии, поясняют, что открытие нового подхода в лечении позволит открыть двери для более усложненных методик, которые предусматривают стопроцентное определение места повреждения в надкостничной ткани или наружной костной мембране.
Полимеры, которые стали объектом исследования ученых, были названы гидрогелями, так как их основная функция заключается в удержании жидкости, необходимой для сохранения жизнеспособности стволовых клеток. Склонный к имитации клеток организма, гидрогель ускоряет процессы репарации и исчезает раньше, чем организм примет его за антиген, запустив каскад защитных воспалительных реакций.
В процессе экспериментальных исследований, проводимых на лабораторных мышах, недифференцированные стволовые клетки пересаживались в поврежденную костную ткань грызунов, а жизнеспособные клетки полностью удалялись, что обеспечивало чистоту эксперимента.
Чтобы не упустить ни единой тонкости процесса, ученые прибегли к модификации стволовых клеток с помощью вживления генов, которые обеспечивали явление флуоресценции. Затем меченые клетки покрывались гидрогелем и вводились в места нарушения целостности костной ткани.
Результаты эксперимента приятно удивили исследователей. Они обратили внимание, что действие предрасполагающих факторов к миграции факторов не приводило к перемещению стволовых клеток. Окружающая клетки среда, образованная под воздействием естественного кровотока и ферментов, не оказывала существенного влияния на концентрацию стволовых клеток в местах их вживления. Проанализировав результаты эксперимента, ученые доказали, что гидрогель удерживает стволовые клетки в исходном положении и способствует их перерождению в костную ткань.
Неодинаковая скорость процессов репарации в различных участках костной ткани обуславливала необходимость взятия под контроль механизма, отвечающего за скорость разрушения полимера. Это было достигнуто неравномерным распределением в веществе групп атомов, подвергающихся биологическому разложению.
