Как сообщили в пресс-службе вуза, имплантат ускоряет образование костной ткани за счет роста вокруг него нервных волокон и кровеносных сосудов. Для регенерации кости после травмы требуется не только новая костная ткань, но и нервы с сосудами, без которых восстановление идет хуже.

Традиционные способы электрической стимуляции требуют внешних источников питания и проводов, что делает метод инвазивным и повышает риск осложнений. В новом имплантате наночастицы имеют ядро из феррита марганца и пьезоэлектрическую оболочку из модифицированного перовскита. В магнитном поле ядро меняет форму, а оболочка преобразует это движение в электрический сигнал, запускающий восстановление.

По словам доцента Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий ТПУ Романа Чернозема, 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.

Исследования на дефектах бедренной кости у мышей показали, что через две недели появляются признаки роста нервных клеток, а через восемь недель — 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» Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий 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 полимера 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 и нервов.

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