Ученые превратили овечью шерсть в материал, помогающий восстанавливать кость

Фото из открытых источников

Ученые обнаружили, что шерсть может стать эффективным и устойчивым новым способом восстановления повреждённых костей. Исследование было сосредоточено на кератине — природном структурном белке, который можно извлечь из шерсти. При испытании на живом животном материал поддерживал регенерацию костей и создавал новую ткань, которая больше напоминала здоровую натуральную кость, чем ткань, сформированную из современного золотого стандарта.

Исследователи из Королевского колледжа Лондона протестировали кератин на основе шерсти на животных моделях и обнаружили, что он может помогать направлять новый рост костей через повреждённые участки.

«Мы очень рады впервые показать, как материал на основе шерсти был успешно испытан на живых животных для восстановления костей», — сказал доктор Шериф Элшаркави из стоматологического факультета Королевского университета, стоматологии, стоматологических и краниофациальных наук.

Шерсть — устойчивый источник для восстановления костей

Помимо потенциальных медицинских преимуществ, шерсть может предложить важное преимущество в области устойчивого развития. Это природный материал, который часто выбрасывается в отходы в сельскохозяйственной отрасли, что даёт ему потенциал как возобновляемого и масштабируемого ресурса.

Десятилетиями коллаген служил золотым стандартом во многих регенеративных медицинских и стоматологических приложениях. Эти каркасы служат защитными барьерами во время заживления, не давая мягким тканям мешать повреждённой области и предоставляя новым костям пространство для роста.

Однако у коллагена есть несколько недостатков. Материал относительно слабый и может слишком быстро разрушаться, что ограничивает его полезность при ремонте костей, которые должны выдерживать вес или силу. Извлечение коллагена также может быть сложным и дорогостоящим.

«С исследовательской точки зрения это важная веха. «Это позиционирует кератин как потенциальный новый класс регенеративного биоматериала, который может бросить вызов давней зависимости от коллагена», — сказал доктор Шериф Эльшаркави.

Тестирование шерстяного кератина как костяного каркаса

Чтобы выяснить, сможет ли кератин преодолеть некоторые из этих ограничений, исследователи создали мембраны из кератина, извлеченного из шерсти. Материал был химически обработан, чтобы получить строительные леса, предназначенные для стабильности и долговечности.

Мембраны впервые были протестированы на человеческих костных клетках в лаборатории. Клетки хорошо росли на материале и показывали явные признаки здорового образования костей.

Затем исследователи перешли к испытаниям на животных. Они имплантировали кератиновые мембраны крысам с дефектами черепа, настолько большими, что они обычно не заживали бы самостоятельно. В последующие недели команда отслеживала, насколько эффективно мембраны поддерживают рост новых костей в повреждённых областях.

Кератин производил более естественно организованную кость

Результаты выявили важное различие между кератином и коллагеном. Коллагеновые мембраны в целом образовывали больше костной ткани, но кость, образованная кератиновым каркасом, была более организованной и структурно надёжной. Волокна также были лучше выровнены, что придавало новой ткани больше сходства с натуральной, здоровой костью.

Кератиновые мембраны также оставались стабильными во время процесса заживления и плавно интегрировались с окружающей тканью. Обе характеристики важны, если материал в конечном итоге будет использован для практических медицинских применений.

«Мы эффективно продемонстрировали эту технологию на животной модели, что делает это гораздо больше, чем просто ранняя концепция материалов. Он показывает, что кератин способен поддерживать регенерацию костей в живой биологической системе, значительно приближая технологию к применению у реальных пациентов», — заключает доктор Элшаркави.