Смятаме черупките на яйцата за крехки. И все пак тези тънки, лесно счупващи се черупки може да са ключът към правенето на по-добри, по-силни костни присадки за хората.
Изследователи от Университета на Масачузетс Лоуел (UML) са разработили метод за използване на микроскопични частици от прахообразни яйчени черупки, за да помогнат за отглеждането на нова кост. Тъй като яйчените черупки са направени предимно от калциев карбонат, материал, който вече имаме в костите си, изследователите се надяват, че тя ще бъде по-лесно приета от организма. Материалът може един ден да бъде използван за възстановяване на костите, засегнати от злополуки, вродени дефекти или болести.
„Има голяма нужда от разработване на нови и функционални материали за възстановяване и регенериране на увредената кост“, казва Гулдън Камчи-Унал, професор по химическо инженерство в UML, който ръководи изследванията. „В нашата лаборатория обичаме да използваме нетрадиционни подходи; ние гледаме природата и се опитваме да видим какво можем да използваме, че вече съществува. "
Всяка година има милиони операции по костно присаждане. Костните парчета, използвани за присадките, могат да идват от собствените тела на пациента или от трупове, както и от различни синтетични средства. Но не всички присадки са успешни. Понякога присадките не успяват да индуцират образуването на кост, а понякога те се отхвърлят от тялото.
Методът на Камчи-Унал, описан наскоро в списанието Biomaterials Science, включва използването на счукани частици от яйчена черупка за подсилване на хидрогелите - мрежи от полимери, които могат да задържат голямо количество вода, като същевременно поддържат структурата си. Самите по себе си хидрогелите са меки и хрупкави; черупките на яйцата помагат за укрепването им. След това материалът служи като 3D скелета за остеобласти или костни клетки.
Gulden Camci-Unal, вдясно, с докторант Xinchen Wu (UML) Използването на яйчени черупки беше привлекателно в своята простота, казва Камчи-Унал. Това не е нещо синтетично, което трябва да бъде проектирано в лаборатория. Той е лесно достъпен. Обикновено също се губи.
„Ние се опитваме да използваме по-опростен подход, който може да бъде от полза за околната среда и биомедицинските науки“, казва тя.
Екипът на Камчи-Унал има успех с материала в лабораторията; все още не е тестван на животни или хора. Следващата стъпка ще бъде изследване на лекарите, за да се разберат нуждите на пациентите. Екипът е кандидатствал за патент на материала и продължава да го изследва, като прави допълнителни тестове в микро- и наномащаб, за да разбере по-добре как работи.
„Опитваме се да разберем какви основни свойства трябва да подобряваме по-добре, за да може материалът да бъде полезен за хората“, казва Камчи-Унал.
Брайън Амсдън, професор по биомедицинско инженерство в университета в Куинс в Онтарио, казва, че е виждал изследователи да се опитват да правят синтетична кост с помощта на различни материали, но никога с черупки от яйца. Има синтетични присадки на базата на калциев сулфат, говежди колаген, дори на корали, наред с много други.
„Това е особено иновативно в това отношение“, казва той и добавя, че яйчената черупка е евтина и лесно достъпна и потенциално помага за имитиране на човешкия костен състав по-добре от небиологичните материали.
Амсден казва, че има огромна нужда от синтетични костно-присадъчни материали. Трупната кост може да бъде трудна за намиране и при инвазивна операция трябва да се събере собствената кост на пациента. „Вие сте повредили една зона, сега трябва да лекувате две“, добавя той. Понастоящем наличната синтетика е по-слаба от автентичната кост, особено при огъване или завъртане.
Камчи-Унал се надява, че един ден материалът може да се смеси със собствените клетки на пациента и да се приложи върху 3D конструкция, за да прерасне в имплант с правилната форма и размер. Тъй като имплантът вече ще има клетки на пациента в него, ще бъде по-малко вероятно да бъде отхвърлен. Имплантите могат да поправят костите, повредени от автомобилни катастрофи, битка, стареене, рак или друг брой травми или дефекти при раждане. Материалът също може потенциално да се използва за отглеждане на нови сухожилия, хрущяли и зъби.
Ако бъде успешно, изобретението със сигурност ще даде ново значение на термина „ходене по яйчени черупки“.
