Основой нового материала служит пористая губка из хитозана — вещества, которое получают из панцирей или других органов ракообразных. Также в состав композита вошел трикальцийфосфат (минерал, из которого образуются костные клетки) и восстановленный оксид графена — хорошо проводящее электричество соединение, использование которого позволяет ускорить остеосинтез с помощью воздействия слабым током.
"Оба этих вещества дают терапевтический эффект. Однако они слишком хрупки, легко разрушаются, поэтому нуждаются в надежной основе. В этом качестве мы решили использовать хитозан: он распространен в природе, биосовместим со всеми тканями организма, нетоксичен и со временем разлагается на безопасные компоненты",
— рассказала младший научный сотрудник лаборатории полимерных материалов Курчатовского комплекса НБИКС-природоподобных технологий Наталья Шарикова.
Имплантаты из композитных материалов используются в регенеративной медицине в качестве клеточного каркаса при сложных травмах костной ткани. Чтобы композит был эффективен, он по своим механическим свойствам должен быть максимально похож на исходную ткань. Специалисты добились этого, экспериментируя с разной концентрацией составных веществ.
Чтобы получить материал, хитозан растворяли в водном растворе уксусной кислоты, а затем включали в него восстановленный оксид графена и трикальцийфосфат. Полученное вещество замораживали и удаляли из него растворитель, после чего образовывалась пористая структура. При этом тончайшие листы оксида графена наслаивали друг на друга так, чтобы обеспечить возможность проводить электричество при небольшом количестве этого наполнителя (минимизировать его объем важно, чтобы полученный материал не потерял нужные свойства, которые придает хитозан).
По словам разработчиков, хитозановая губка может служить основой для материалов, стимулирующих регенерацию любых органов. В будущем ученые планируют разработать аналогичные композиты для всех видов тканей. В ближайшее время создатели материала приступят к экспериментам, которые покажут, как на новейших материалах ведут себя различные клетки из организма человека: насколько хорошо они прикрепляются к композиту, как быстро начинают размножаться и насколько эффективно электростимуляция ускоряет их рост.