Пыльца как перспективный инструмент для регенерации костей

Новое исследование показало, что пыльцевые зёрна можно использовать в качестве экологичных шаблонов для производства биоматериалов, демонстрируя их потенциал для доставки лекарств и регенерации костной ткани.

Проблема и решение

Старение населения ведёт к учащению переломов костей. Кость способна к самовосстановлению, но при больших переломах или хрупкости костей (например, при остеопорозе) могут помочь костные наполнители. Гидроксиапатит (HAp) — неорганический минерал, составляющий 65–70% веса человеческой кости, — часто используется для поддержки регенерации.

Исследование

Международная команда во главе с Университетом Портсмута изучила возможность использования пыльцевых зёрен в качестве био-шаблонов для выращивания в лаборатории фосфатов кальция — гидроксиапатита (HAp) и β-трикальцийфосфата (TCP), применяемых для восстановления костей.

Пыльца обладает прочной внешней оболочкой, устойчивой к температуре, кислотам и щелочам. Её полые структуры имеют высокое отношение площади поверхности к объёму, что перспективно для доставки лекарств.

Метод и результаты

В in-vitro исследовании в качестве шаблонов использовали пыльцу амброзии и мари белой из-за их отчётливой формы. После процесса кальцификации и последующего прокаливания (нагрева и очистки) получили полые сферические капсулы из фосфата кальция (смесь HAp и TCP).

Для характеризации применяли рентгеноструктурный анализ, сканирующую электронную микроскопию, ИК-спектроскопию с преобразованием Фурье и термогравиметрический анализ.

Преимущества материала

Полученные полые сферы легче обычных материалов, а их внутренняя полость способствует отложению костного минерала. Химическая структура (смесь HAp и TCP) обеспечивает разную скорость деградации: TCP быстро высвобождает ионы для образования новой кости, а HAp действует как резервуар для медленного длительного высвобождения, поддерживая регенерацию.

Перспективы

Исследование, опубликованное в журнале Biomimetics, указывает на необходимость дальнейших экспериментов для применения материала в регенерации костей. Будущая работа будет сосредоточена на тестировании способности этого биомиметического материала улучшать интеграцию и регенерацию кости вокруг имплантата, чтобы снизить вероятность повторных операций у пациентов.