Кость, выращенная на нанотрубке

Американские ученые показали возможность использования углеродных нанотрубок для выращивания костей.

Исследователи всего мира активно занимаются поисками материала-основы для выращивания костной ткани in vitro, вне живого организма. В идеале материал-основа должен выполнять две функции: во-первых, обеспечивать адекватное микроокружение для размножения остеобластов - клеток растущей костной ткани, а во-вторых, создавать условия для формирования минерализованного межклеточного вещества. Затем основа должна либо рассасываться, либо продолжать служить инертной матрицей, на которой будут размножаться клетки и осаждаться новый живой межклеточный материал, формирующий нормально функционирующую кость.

Авторы исследования, опубликованного в журнале «Нано Леттерс» (“Nano Lettеres”), считают, что в качестве материала второго типа наилучшим образом подходят углеродные нанотрубки. Плотность нанотрубок близка к плотности графита, то есть намного ниже, чем плотность стали или титана, обычно применяемых для замены кости. К тому же нанотрубки чрезвычайно прочны, и их имплантация может не только способствовать регенерации, но и повышать механические свойства поврежденной костной ткани. Углеродные нанотрубки к тому же гибки и эластичны. Таким образом, они демонстрируют все основные свойства опорной структуры кости.

Исследователи изучили потенциальную возможность использования одностенных углеродных нанотрубок как костного материала. Они сообщили, что минерализация одностенных углеродных нанотрубок фосфатами кальция (гидроксиапатитами) происходит вполне успешно. Однако для применения в живом организме материал-матрица должен быть проверен на биосовместимость и нетоксичность.

Для того чтобы найти наиболее подходящий тип углеродных нанотрубок, авторы работы выяснили, как растут клетки остеосаркомы крысы на одностенных и многостенных нанотрубках, в том числе и на химически модифицированных. Результаты показали, что химическая модификация нанотрубок замедляет рост кости. Кроме того, удалось получить данные, доказывающие биосовместимость исследованных углеродных нанотрубок. Используя разные углеродные нанотрубки – одностенные либо многостенные, можно будет контролировать форму растущих клеток.

Эксперты считают, что данная работа показывает реальную возможность использовать углеродные нанотрубки в качестве материала для восстановительного роста нормальной кости. Это, безусловно, успех в области биоинженерии кости.

Читайте также о выращивании искусственной костной ткани: "Наука и жизнь", № 5, 2004 год.