Инъекционный гидрогель использует безвредный видимый свет для достижения регенерации и адгезии костей.
Исследовательская группа разработала инновационный инъекционный адгезивный гидрогель для регенерации костей. Этот гидрогель использует безвредный видимый свет для одновременного достижения сшивания и минерализации без необходимости в костных трансплантатах. Исследование было недавно опубликовано в журнале Biomaterials .
Дефекты костей, возникающие по разным причинам, таким как травмы, инфекции и врожденные аномалии, становятся все более распространенными в стареющих обществах. Традиционные методы лечения часто включают костные трансплантаты в сочетании с сывороткой или биоклеями для заполнения дефекта.
Однако существующие инъекционные гидрогели сталкиваются с такими проблемами, как трудности в поддержании своей формы в организме и ограниченная адгезионная прочность. Более того, традиционные методы, использующие костные трансплантаты с адгезивными материалами, часто не позволяют достичь одновременной « регенерации кости » и «адгезии».
Команда POSTECH представила новую систему, которая устраняет эти ограничения. Эта новая гидрогелевая система использует видимый свет — безопасный для человеческого организма — для облегчения сшивания, где основные компоненты гидрогеля связываются и затвердевают, и одновременно для усиления минерализации, где внутри гидрогеля образуются минералы, необходимые для строительства костей, такие как кальций и фосфат.
Хотя в более ранних исследованиях изучалось использование света в аналогичных целях, они столкнулись с такими проблемами, как необходимость отдельной подготовки и смешивания костных трансплантатов и адгезивных материалов, а также слабая связь основных компонентов, которая часто разрушалась со временем.
Недавно разработанный прекурсор гидрогеля содержит альгинат (природный полисахарид, полученный из бурых водорослей), пептид RGD, содержащий адгезивный белок мидий, ионы кальция, фосфонодиолы и фотоинициатор. Формула на основе коацервата, которая не смешивается с водой, гарантирует, что гидрогель сохранит свою форму и положение после инъекции в организм.
При облучении видимым светом происходит сшивание и одновременно образуется аморфный фосфат кальция, который выполняет функцию материала для костного трансплантата. Это устраняет необходимость в отдельных костных трансплантатах или клеях, позволяя гидрогелю обеспечивать как регенерацию кости, так и адгезию.
В экспериментах с использованием животных моделей с дефектами бедренной кости гидрогель успешно вводился, точно прилипал и эффективно доставлял компоненты, необходимые для регенерации кости.
Профессор Хён Джун Ча из POSTECH прокомментировал: «Инъекционная гидрогелевая система для регенерации костей, разработанная нашей исследовательской группой, представляет собой инновационную альтернативу традиционным комплексным методам лечения заболеваний костей и значительно продвинет технологию регенерации костной ткани».
В состав исследовательской группы вошли профессор Ча с кафедры химической инженерии и Высшей школы конвергентных наук и технологий POSTECH, специализирующийся на медицинских науках, а также доктор Джинён Юн и студент интегрированной программы Хён Тэк У с кафедры химической инженерии.