Полимерное покрытие соединяет металлические имплантаты с костями человека
09-09-2020 Coatings Today 210

Как сообщается в пресс-релизе AlphaGalileo, титановый имплантат покрывают пространственной разветвленной наноструктурой (дендример), которая выступает в качестве моста между титаном и костью. Кроме того, покрытие содержит вещества, которые способствуют образованию новых тканей на поверхности протеза. Благодаря этому "здоровый" компонент связывается с протезом, обеспечивая естественную фиксацию, более надежную и долговечную, чем позволяют современные технологии, считают исследователи.

Области применения охватывают все челюстные, тазобедренные и коленные протезы, а также зубные имплантаты. Эта технология может продлить срок службы ортопедических имплантатов, которые на сегодняшний день служат около 10 лет.

В данном проекте принимали участие исследователи из Университета Малаги, Андалузского Центра наномедицины и биотехнологии-BIONAND, Технологического института Канарских островов, компании Osteobionix и CIBER (Сетевой центр биомедицинских исследований).

Метод, предложенный учеными в статье "Дендритный каркас на титановых имплантатах. Универсальная стратегия повышения биосовместимости", позволяет придать имплантатам определенные характеристики, они имеют более однородную структуру с более высокой прочностью, поэтому меньше подвержены износу. Он также позволяет контролировать состав для введения определенных лекарственных препаратов, чтобы избежать отторжения и инфицирования.

Чтобы стимулировать связывание костных клеток и имплантата, исследователи включили в покрытие фрагменты белков, известных как фибронектины, которые организм вырабатывает естественным образом. Эти молекулы ускоряют рост клеток и, таким образом, уменьшают риск отторжения. “Интегрины клеток действуют как идеальные крючки, которые прикрепляются к фрагментам фиронектина, включенным в дендримерную структуру, обеспечивая надежную интеграцию между имплантатом и организмом человека”, - объясняет Леонор Снтос-Руис, исследователь из Университета Малаги и один из авторов статьи.

Крючки прикрепляют каждую ветвь каркаса к кости, закрепляя имплантат и способствую “естественному соединению” благодаря интеграции металла с живой тканью. “Благодрая этим уникальным свойствам дендримерные системы подходят для широкого использования в регенеративной медицине”, - добавляет Сантос-Руис.

В полимер можно встроить и другие вещества, в том числе противовоспалительные средства и антибиотики.

RGD-последовательность

Ученые модифицировали поверхность дендримеров с помощью фрагмента фибронектина, известного как “RGD-домен”, состоящего из трех аминокислот (арагнин, глицин и аспертат), которые служат якорем для рецепторов клеточной мембраны (интегринов). Эти рецепторы передают клеткам многочисленные сигналы об окружающей среде и определяют, может ли клетка прикрепляться к определенному материалу.

Металлы, полимеры и синтетические продукты, используемые для изготовления традиционных протезов, не содержат RGD-домен, поскольку это не биологические материалы. Поэтому клеткам сложно распознавать их. Когда металл покрыт дендримером с RGD-доменом, клетка находит точку опоры в этом металле и связывается с ним естественным образом. Это улучшает клеточную адгезию к титановой поверхности и повышает биосовместимость. Дендример прикрепляется к кости, которая воспринимает его как часть самой себя, а не нечто чужеродное. Имплантат и место его установки могут говорить на одном "биологическом языке", предотвращая отторжение.