Разработан пьезокаталитически-индуцируемый каркас для контролируемой минерализации с костеподобным микроокружением
Исследователи разработали стратегию пьезокаталитически-индуцируемой контролируемой минерализации. В её основе — использование волокон пьезоэлектрического полимера поли-L-молочной кислоты (PLLA) с упорядоченной микро-нано структурой для создания биомиметических каркасов для тканевой инженерии с костеподобным микроокружением (pcm-PLLA).
В этом каркасе пьезокатализ, опосредованный PLLA, способствует in-situ полимеризации дофамина и последующему регулируемому росту кристаллов гидроксиапатита на поверхности волокон.
Ключевые свойства каркаса pcm-PLLA:
- Волокна PLLA, аналоги минерализованных коллагеновых волокон, ориентированы и формируют костеподобную взаимосвязанную поровую структуру.
- Материал обладает костеподобными пьезоэлектрическими свойствами.
- Равномерные нанокристаллы гидроксиапатита, сформированные в процессе контролируемой минерализации, обеспечивают костеподобную механическую прочность и химическую среду.
Биологическая активность:
Каркас pcm-PLLA способен:
- Быстро рекрутировать эндогенные стволовые клетки.
- Стимулировать их остеогенную дифференцировку за счёт активации кальциевых каналов клеточной мембраны и сигнальных путей PI3K ультразвуковыми пьезоэлектрическими сигналами.
- Обеспечивать микроокружение для поляризации макрофагов в M2-фенотип и стимуляции ангиогенеза.
В эксперименте каркас усилил регенерацию кости в дефектах черепа крыс.
Эта многоаспектная стратегия биомиметики естественной кости предлагает новую идею для разработки каркасов в костной тканевой инженерии.
Исследование опубликовано в журнале Science Bulletin. Работу выполнили учёные под руководством доктора Чжоу Ли (Пекинский институт наноэнергетики и наносистем, Китайская академия наук) и Чуньин Чэнь (Национальный центр нанонауки и нанотехнологий).