Российские ученые впервые создали 3D-аналог костной ткани на МКС
На борту Международной космической станции (МКС) впервые синтезировали 3D-аналоги костной ткани человека. Эксперимент, проведенный российскими учеными, показал, что микрогравитация оказывает положительное воздействие на характеристики материала: его структура становится более упорядоченной, что способствует эффективному росту и делению клеток, а значит, более быстрому заживлению повреждений.
Человечество стремительно приближается к проведению длительных космических полетов. Вдали от Земли у космонавтов не будет возможности получить оперативную медицинскую помощь, поэтому ученые разрабатывают технологии для ее оказания прямо в космосе. Например, для более сложных вмешательств — чтобы заменить поврежденную человеческую ткань или ускорить заживление кости, космонавтам понадобятся биомедицинские материалы, производить которые придется за пределами нашей планеты.
Специалисты из Института металлургии и материаловедения имени А.А. Байкова РАН впервые создали 3D-аналоги костной ткани на борту российского сегмента МКС, об этом сообщается на сайте Российского научного фонда (РНФ). Для этого применялся магнитный биоассемблер — прибор, который позволяет собирать из отдельных молекул ткани под воздействием магнитных полей. Для сравнения показателей, аналогичный эксперимент проводился на Земле с использованием такого же оборудования. Единственным отличием была земная гравитация, которой не было на станции.
В устройство был помещен неорганический раствор, который также называют буфером, с добавлением порошка фосфата кальция. Это вещество является основой для создания трехмерного аналога костной ткани. Выбор пал именно на этот материал, поскольку по своему химическому составу он близок к неорганическим компонентам кости и имеет высокую степень совместимости с организмом человека.
В результате воздействия магнитных полей на фосфат кальция в земных условиях и на МКС за двое суток эксперимента были получены образцы ткани размером около 5 мм. Такие костные трансплантаты широко применяются в современной хирургии и стоматологии. Образцы затем доставили на Землю для дальнейшего анализа их микроструктуры и физических характеристик.
Выяснилось, что примеры костной ткани, выращенные в условиях МКС, имеют более упорядоченную структуру по сравнению с земными. Это объясняется тем, что в условиях невесомости кристаллы фосфата кальция росли равномерно во всех направлениях с одинаковой скоростью, не подвергаясь воздействию земной гравитации. Такая структура способствует лучшему прикреплению живых клеток, что, в свою очередь, ускоряет процесс восстановления естественной костной ткани.
Затем специалисты провели предварительные исследования на грызунах, используя образцы для восстановления дефекта черепа у лабораторных крыс. В область повреждения был введен образец искусственно синтезированной ткани, после чего раз в месяц проводились наблюдениями. Через три месяца вокруг обоих образцов — как с МКС, так и с Земли — начали формироваться новые клетки костной ткани.
Разница между двумя имплантами обнаружилась лишь спустя пять месяцев. У подопытных, получивших земные образцы, количество новой костной ткани увеличилось незначительно: появились лишь отдельные участки и тонкие ободки. В то же время вокруг образцов с МКС сформировались широкие ободки костной ткани. Исходя из этого, ученые сделали вывод, что материалы, созданные в условиях микрогравитации, способствуют более быстрому заживлению ран, чем их земные аналоги. Это может быть связано с тем, что упорядоченная структура «космических» образцов создает более благоприятные условия для роста и деления клеток.
Ранее российские биологи обнаружили на МКС бактерии, которые провели на орбите более 25 лет. Они оказались самыми долгоживущими микроорганизмами из известных, обитающих на космических объектах. По мнению исследователей, их высокая адаптивность к условиям орбитального комплекса связана со способностью образовывать споры.
Самое популярное
