Вчені з Стоматологічної школи Університету наук та здоров'я Орегона зробили важливе відкриття, яке вплине на виробництво стоматологічних матеріалів. Розробили матеріал, що імітує кісткову тканину людини. На виготовлення зразка потрібно 72 дні або менше, при цьому він відрізняється високою точністю мікроскопічної кристалічної структури і біологічної активності.
Автор роботи, д-р Луїс Е. Бертассоні розповів про процес розробки матеріалу: робота проводилася протягом тривалого часу, спочатку потрібно визначити характеристики кісткової тканини в масштабі наночастинок, а також вивчити інші тканини, що складаються з мінеральних речовин. Далі автори поступово аналізували і оптимізували процес вирощування кров'яних капілярів та нейронних мереж in vitro. «Після того, як ми досягли хороших результатів в перерахованих вище роботах, на що було потрібно багато років, ми почали шукати спосіб створити механізм, який буде кальцифікувати гідрогель, збагачений клітинами, щоб повторити структуру кісткової тканини в наномасштабі».
Автори протестували ряд білків і полімерів, що сприяють кальцифікації колагену в наномасштабі. Далі підібрали оптимальні умови, необхідні для вирощування клітин в розчинах, і відпрацювали механізми, які лежать в основі формування функціонуючих кров'яних капілярів, нервових волокон і метаболізму в кістковій тканині. «Якщо наші припущення виявляться вірними, то з'явиться можливість для регенерації кісткових тканин при великих травмах і дефектах за допомогою нового матеріалу, а не за допомогою алогенних трансплантацій кісткової тканини». На даному етапі автори тестують дану методику. Вони зуміли виростити матеріал, що імітує справжню кісткову тканину, в лабораторії за 72 дні, використовуючи метод, контрольований на кожному етапі.
Важлива риса нового матеріалу - можливість швидкого виробництва. Д-р Бертассоні стверджує, що дослідники можуть почати і припинити процес в будь-який момент, також можуть додати більше або менше кальцію і фосфатів. Таким чином, склад і формування матеріалу повністю підконтрольний вченим.
Д-р Бертассоні підкреслює, що при виготовленні матеріалу досягається висока точність складу і структури, що імітує кісткову тканину в наномасштабі. «Відомо, що мінералізація кісткової тканини відбувається під дією білків. У природі задуманий механізм, який запобігає випаданню осаду мінеральних солей, щоб сформувалися кристалічні блоки. У лабораторії ми спробували імітувати цей механізм, для цього застосували високоефективний гальмуючий агент, що перешкоджає осіданню мінеральних солей. Завдяки цьому в зразку відбувається формування мінеральної кристалічної структури, що дозволяє «рідким» іонам мінеральних солей проникати в нанопори колагену (основного білка кісткової тканини) подібно до того, як струмені води просочуються крізь дрібні отвори. Як тільки іони проникнуть в колаген, білки-інгібітори видаляються з зразка, а кристали іонів набувають форму кристалів в природних кісткових тканинах».
Автори намагаються закінчити тестування матеріалу, щоб він став доступний для покупців протягом декількох років. «Дані розробки часто проходять непрості перевірки, які можуть загальмувати процес виходу матеріалу на ринок. Але сьогодні ми оптимізуємо матеріал, розширюючи сфери його застосування», - говорить д-р Бертассоні.