Ученые превратили овечью шерсть в материал, помогающий восстанавливать кости

Ученые превратили овечью шерсть в перспективный материал для восстановления костей, который помог регенерировать удивительно естественную костную ткань. (Доктор Шериф Эльшаркави держит человеческий череп.) Фото: King's College London

Ученые обнаружили, что шерсть может стать эффективным и экологичным новым вариантом для восстановления поврежденных костей.

Исследование было сосредоточено на кератине — природном структурном белке, который можно извлечь из шерсти. При испытании на живом животном этот материал поддерживал регенерацию кости и производил новую ткань, которая больше напоминала здоровую естественную кость, чем ткань, сформированная с использованием современного «золотого стандарта» материалов.

Исследователи из Королевского колледжа Лондона испытали кератин на основе шерсти на животных моделях и обнаружили, что он может направлять рост новой кости через поврежденные участки.

«Мы очень рады впервые продемонстрировать, как материал на основе шерсти был успешно испытан на живом животном для восстановления костей», — сказал доктор Шериф Эльшаркави с факультета стоматологии, оральной и черепно-лицевой наук Королевского колледжа.

Шерсть — устойчивый источник для восстановления костей

Помимо потенциальных медицинских преимуществ, шерсть может дать важное преимущество с точки зрения устойчивости. Это природный материал, который часто выбрасывается как отходы сельскохозяйственной отрасли, что делает его потенциально возобновляемым и масштабируемым ресурсом.

На протяжении десятилетий коллаген служил «золотым стандартом» каркаса во многих регенеративных медицинских и стоматологических применениях. Эти каркасы действуют как защитные барьеры во время заживления, не позволяя мягким тканям мешать поврежденной области, давая новой кости пространство для роста.

Однако у коллагена есть несколько недостатков. Материал относительно слаб и может разрушаться слишком быстро, что может ограничить его полезность при восстановлении костей, которые должны выдерживать вес или силу. Извлечение коллагена также может быть сложным и дорогостоящим.

«С исследовательской точки зрения это важная веха. Это позиционирует кератин как потенциально новый класс регенеративных биоматериалов, который может бросить вызов давней зависимости от коллагена», — сказал доктор Шериф Эльшаркави.

Тестирование шерстяного кератина в качестве костного каркаса

Чтобы выяснить, может ли кератин преодолеть некоторые из этих ограничений, исследователи создали мембраны из кератина, извлеченного из шерсти. Они химически обработали материал для получения каркасов, предназначенных для сохранения стабильности и долговечности.

Мембраны сначала были протестированы с клетками человеческой кости в лаборатории. Клетки хорошо росли на материале и демонстрировали четкие признаки, связанные со здоровым формированием кости.

Затем исследователи перешли к испытаниям на животных. Они имплантировали кератиновые мембраны крысам с дефектами черепа, которые были достаточно большими, чтобы обычно не заживать самостоятельно. В течение следующих недель команда отслеживала, насколько эффективно мембраны поддерживали рост новой кости через поврежденные участки.

Кератин обеспечил более естественно организованную кость

Результаты выявили важное различие между кератином и коллагеном. Коллагеновые мембраны в целом давали больше костной массы, но кость, сформированная с помощью кератиновых каркасов, была более организованной и структурно прочной. Ее волокна были также лучше выровнены, что делало новую ткань более похожей на естественную здоровую кость.

Кератиновые мембраны также оставались стабильными в процессе заживления и плавно интегрировались с окружающей тканью. Обе характеристики важны, если материал в конечном итоге будет рассматриваться для практического медицинского применения.

«Мы эффективно продемонстрировали технологию на животной модели, что делает это гораздо больше, чем просто ранняя концепция материала. Это показывает, что кератин может поддерживать регенерацию кости в живой биологической системе, приближая технологию к использованию у реальных пациентов», — заключает доктор Эльшаркави.

Источники:

sciencedaily.com

Материалы предоставлены Королевским колледжем Лондона.