Коли ви були дитиною, ви коли-небудь підписувалися за однокласника, якщо той зламав руку чи ногу? Носили за ним портфель? Зламані кістки для дитини — дуже погано: кілька катастрофічних секунд, за якими слідують місяці нудного відпочинку і відновлення. Але у дітей в майбутньому може бути інша історія, оскільки нові технології дозволять нам переглянути, як ми відновлюємо зламані кістки.
Вуглецеві наноматеріали можуть володіти здатністю заліковувати кістки швидше, ніж Гаррі Поттер із заклинанням «костіум залечіум». Дослідники з команда Стефані Сідлік з Університету Карнегі-Меллона протестували новий склад графену, який біорозкладний, імітує кістку, привертає стовбурові клітини і, в кінцевому підсумку, поліпшать процес відновлення скелетів у тварин.
Як повідомляється в PNAS, цей фосфатний графен служить каркасом, що дозволяє власним клітинам організму швидше реформувати відсутню або пошкоджену кістку. Метод вже показав успіх у мишей. У міру розвитку цієї технології, вона може стати важливою частиною ортопедичної медицини, яка допоможе нам швидше відновлюватися, завдяки більш міцним і здоровим кісткам.
Графенові кістки
Наріжний камінь традиційної ортопедичної медицини завжди полягав у тому, щоб знерухомити переламані кістки і дозволити тілу відновитися. На щастя, наші тіла прекрасно справляються з ремонтом кісток; при належному і достатньому часу, кістки можуть залікувати навіть дуже серйозну шкоду, стануть майже такими ж хорошими, як нові.
Сучасні методи фізичної терапії та методів відновлення поліпшили цей підхід «зафіксуй і забудь», додавши до нього активність, дієту і спокій, щоб отримати найкращі результати після зрощення зламаних кісток. Особливо травматичні випадки можуть вимагати хірургічних операцій — установки штифтів, пластин та інших конструкцій, які потребують більш тривалого часу відновлення, більшого обсягу фізіотерапії, так і болі буде, відверто кажучи, більше. Можливості для покращення процедур є в цілому, але тільки в крайніх випадках.
Дослідження Сідлік в області графенових каркасів представляють сучасний підхід до ортопедії: проникнення всередину тіла для максимального відновлення зсередини. Коли графен розміщується на пошкодженій кістковій тканині навколо неї, він служить структурою для зв’язування і росту кісткових клітин. Уявіть його як дерев’яну решітку, поставлену в саду для того, щоб виноградна лоза по ній піднімалася і розросталася. На відміну від садової решітки, графеновий каркас руйнується в міру росту кісток, зникаючи після лікування місця перелому. Ідеальна латка, яка робить свою справу і нічого не залишає після себе.
Підхід з використанням каркаса зовсім не новий, але це дослідження показує поліпшення в дизайні, складі і виробництві фосфатного графену. Покращена нанотехнологічна методологія може бути і не дуже цікава, але має велике значення, якщо вашою кінцевою метою буде практичний продукт для здоров’я, який повинен бути простим у виготовленні і використанні.
Каркас також чудово налаштовується — він притягує правильні іони кальцію, володіє певною міцністю на розтяг, а інші необхідні фізичні властивості можуть бути «запрограмовані» в матеріалі по мірі виробництва, щоб він нагадував справжню кість як можна ближче.
Що більш важливо, це дослідження показало, що графенові «риштування» можуть працювати як за допомогою, так і без стовбурових клітин (в даному випадку — стромальних клітин кісткового мозку). Більшість інших форм регенеративних риштувань покладалися на ці стовбурові клітини для прискорення загоєння.
Фосфатний графен, однак, забезпечує структуру для росту нормальних кісткових клітин і стимулює їх до цього. Можливість працювати без стовбурових клітин означає, що технологія потребує менш складних планів лікування при використанні в реальному світі.
Чим швидше, тим краще
Існують і інші технології, що дозволяють лікувати зламані кістки краще, ніж риштування, — друковані клітини, наніти, кібернетика. Але всі ці технології набагато далі від широкої публіки. Фосфатно-графенові каркаси також чудово увіллються в існуючі медичні процедури і програми допомоги.
Як тільки графенові каркаси стануть доступною частиною медицини, розкриється їх реальний потенціал. Графен — це просто атоми вуглецю, розташовані своєрідним чином, але потенціал зміни його молекулярного складу практично нескінченний. З часом з’являться риштування, які приваблюють більше стовбурових клітин, що виробляють більш міцні кістки або запобігають переломам.