Инъекции наносфер могут стимулировать рост тканей в ранах

Впервые ученым удалось создать звездообразные биоразлагаемые полимеры, способные самоорганизовываться в полые наносферы, и когда последние вводятся вместе с клетками в раны, сферы распадаются под влиянием микроорганизмов, но клетки при этом остаются живыми и формируют новую ткань.

«Разработка этой наносферы в качестве клеточного носителя, поддерживающего естественную среду для роста клеток, является значительным прогрессом в восстановлении ткани», – говорит Питер Ма, профессор Стоматологической школы Университета штата Мичиган и ведущий автор статьи об этом исследовании,  публикация которой запланирована в онлайновой версии журнала «Nature Materials». Соавторами статьи выступили ученые Сяохуа Лью и Сяобинг Чжин.

«Восстановление ткани – это очень сложный процесс, успех которого зависит от наличия донорской ткани», – говорит доктор Ма. Эта процедура дает надежду людям с некоторыми типами хрящевых повреждений, для которых сейчас пока не существует эффективных способов лечения. Кроме того, он является лучшей альтернативой процедуре имплантации аутологичных хондроцитов – клиническому методу лечения хрящевых повреждений, при котором собственные клетки пациента напрямую вводятся в его организм. Качество восстановления ткани с помощью метода имплантации аутологичных хондроцитов не очень высокое, потому что клетки вводятся слишком свободно и не поддерживаются носителем, симулирующим естественную среду для клеток, говорит Питер Ма.

Чтобы восстановить дефекты ткани сложной формы, желательно, чтобы вводимый клеточный носитель достигал нужной цели и минимизировал хирургическое вмешательство. Лаборатория доктора Ма работала над биомиметической стратегией по созданию клеточного матрикса (системы, которая копирует биологические процессы и поддерживает клетки по мере их роста и формирования ткани), используя нановолокна, распадающиеся под действием микроорганизмов.

Доктор Ма говорит, что нановолоконные полые микросферы обладают высокой пористостью, что позволяет питательным веществам легко проникать в них, а еще они имитируют функции клеточного матрикса в организме. Кроме того, нановолокна в этих полых микросферах не производят слишком много побочных продуктов распада, которые могли бы повредить клетки, говорит он.

Нановолоконные полые сферы соединяются с клетками, а затем вводятся в рану. К тому моменту, когда наносферы, которые по размеру немного больше, чем переносимые ими клетки, распадаются в месте локализации раны, клетки уже начинают расти, потому что наносферы обеспечивают их средой, в которой они разрастаются естественным образом.

Этот подход оказался более успешным, чем традиционный клеточный матрикс, используемый при выращивании тканей. До настоящего времени не было способов сделать такой матрикс инъецируемым, поэтому он и не использовался для доставки клеток к ранам сложной формы.

По словам Питера Ма, во время проведенных опытов группа клеток с наносферами вырастила в 3-4 раза больше ткани, чем контрольная группа. Следующим шагом ученых будет наблюдение за тем, как работает новый клеточный носитель при восстановлении хрящевых и других тканей у более крупных животных и, в конечном итоге, у людей.