Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 
Рисунок 1. Пример сложного перелома с осколком (а.) и острым сколом (b.). В отличие от осколка, от скола невозможно полностью избавиться хирургическим путем.
Рисунок 2. Кальциевый гидроксиапатит – основной неорганический компонент костей и зубов. Также встречается в виде минералов (приведен на заднем плане). Часто его получают синтетическим путем. Хитин выделяют из панцирей разнообразных ракообразных, а крахмал – из ряда сельскохозяйственных культур (картофель, кукуруза, рис и т.д.).
Рисунок 3. Здесь приведены реакции получения хитозана и окисленного крахмала из природного хитина и крахмала соответственно.
Рисунок 4. Взаимодействие хитозана и окисленного крахмала с образованием основания Шиффа.
Рисунок 5. Биотесты с использованием клеток мышиного фибробласта проводились в инкубаторе на протяжении 1, 3 и 6 суток. Исследование проводилось при помощи метода флуоресцентной микроскопии с использованием красителей FDA – Fluorescein diacetate – флюоресцеин диацетат – окрашивающий живые клетки в зеленый свет (УФ) и PI – propidium iodide – пропидиум йодид – окрашивающий мертвые или поврежденные клетки в красный цвет (УФ). Полученные этим методом фотографии приведены слева (А, В и С). Со временем общее количество живых клеток растет (диаграмма D). Также проводилось сопоставление с образцом сравнения (те же клетки фибробласта в тех же условиях, но в отсутствие исследуемого костного клея). На диаграмме Е результаты по образцу сравнения обозначены светло-серым цветом. Как видно, по прошествии 6 дней количество живых клеток в образце с исследуемым материалом превышает их количество в образце сравнения. Таким образом, показана хорошая биосовместимость материала.

Лечим кости ... воском!

Ключевые слова:  биосовместимые материалы, медицина, хитозан

Опубликовал(а):  Гудилин Евгений Алексеевич

17 октября 2010

Коллектив ученых из Германии предлагает интересный и простой метод получения биоразлагаемого органогенного костного воска. Нередко переломы сопровождаются определенными осложнениями, такими как осколки костной ткани и сколы. В таких случаях требуется оперативное вмешательство, но даже оно не всегда способно помочь. При наличии острых сколов (пример подобного скола приведен на рисунке 1), часто возникают внутренние кровотечения. Для решения подобного рода проблем и используется костный воск. Он позволяет «затереть» острые края сколов и трещин, таким образом, механически предотвратить возможные кровотечения. Классический костный воск практически полностью состоит из пчелиного воска. Но, к сожалению, пчелиный воск не органогенный материал и вызывает отторжение, гипертрофированный ответ иммунной системы, воспалительные процессы и деградацию костной ткани. Таким образом, актуальным является разработка простого и доступного метода получения материала, обладающего положительными характеристиками для решения этой проблемы.

В качестве исходных компонентов были выбраны хитозан (деацетилированный хитин животного происхождения), окисленный крахмал, а также кальциевый гидроксиапатит. Объекты, в которых они встречаются, приведены на рисунке 2. На рисунке 3 приведены формулы и схема получения хитозана и окисленного крахмала. Эти полисахариды являются биоразлагаемыми и органогенными, а также обладают интересной особенностью. Во влажной среде при рН>7 аминогруппа хитозана и альдегидная группа окисленного крахмала образуют связи между собой с образованием т.н. основания Шиффа. Схема реакции приведена на рисунке 4. В то же время кальциевый гидроксиапатит является основным неорганическим компонентом костной ткани.

Получение материала проводили следующим образом. Частицы гидроксиапатита предварительно модифицировали 3-аминопропилтриэтоксисиланом (так, на поверхности появилась аминогруппа). Далее их обрабатывали поочередно 3% водным раствором окисленного крахмала и хитозана (по 9 раз каждым, внешний слой - хитозан). После этого часть порошка отделили и дополнительно обработали раствором окисленного крахмала. Обе части были высушены по отдельности и тщательно перемешаны в соотношении 1:1. Сухая смесь для создания костного клея готова. При добавлении воды получается гомогенная паста, частички которой со временем химически скрепляются между собой, а также с костной тканью (за счет ее аминогрупп), образуя сплошной материал. Так, возможно варьировать вязкость пасты, в зависимости от конкретных условий. Биотесты, проведенные с использованием мышиного фибробласта (клетки соединительной ткани) продемонстрировали прекрасную биосовместимость материала. Таким образом, полученный материал не является биотоксичным и может использоваться в качестве биосовместимого костного клея. Результаты тестов приведены на рисунке 5.

М.Погосова, химический факультет МГУ, на основе работы: A new biodegradable bone wax substitute with the potential to be used as a bone filling material. Опубликована в мае 2007 года в J. Materials Chemistry.


Источник: J. Mater. Chem.



Комментарии
Результат семинаров по статьям и обсуждения темы со студентами ФНМ и химического факультета МГУ. Подбор большинства статей для обсуждения - Лев Трусов (ФНМ МГУ).
Очень интересно! А как познакомиться поподробней и не на очень сложном уровне, чтобы понять.
Палии Наталия Алексеевна, 17 октября 2010 20:53 
А еще при переломах врачи советуют есть по-больше желе и яблок
Егоров Никита, 19 октября 2010 01:52 
А вот это уже просто классно!
Режабек Борис Георгиевич, 23 октября 2010 22:36 
...Биотесты, проведенные с использованием мышиного фибробласта...
Вообще-то фибробласт - это и есть клетка, так что желательно употребить множественное число
... мышинЫХ фибробластОВ
В России, конкретно - в Черноголовке, достигнуты результаты ничуть не хуже, и даже более интересные!

Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

На врага!
На врага!

Крабовый панцирь побеждает грязную нефть
Химики МГУ разработали уникальную люминесцентную методику определения маркеров «грязной нефти» (дибензотиофенов) с использованием селективной сорбции в оптически прозрачных материалах на основе сшитых гелей хитозана.

Перст-дайджест
В новом выпуске бюллетеня «ПерсТ»: Броуновское движение скирмионов.Растягиваем графен правильно. Красное вино, кофе и чай помогают создавать материалы для гибкой носимой электроники. Металлическая природа кремния и углерода.

К 2023 году российские химики могут занять 4-е место в мире
Эксперты отметили рост числа научных публикаций отечественных ученых и сообщили, что к 2023 году российские химики могут занять 4-е место в мире по публикационной активности.
27 – 29 ноября в рамках юбилейных мероприятий Химического факультета МГУ и торжественной церемонии закрытия Международного года Периодической таблицы химических элементов эксперты подвели итоги 2019 г.

Константин Жижин, член-корреспондент РАН: «Бор безграничен»
Наталия Лескова
Беседа с К.Ю. Жижиным, заместителем директора Института общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова по научной работе, главным научным сотрудником лаборатории химии легких элементов и кластеров.

Мембраны правят миром
Коллектив авторов, Гудилин Е.А.
Ученые МГУ за счет детального изучения структурных и морфологических характеристик материалов на основе оксида графена и 2D-карбидов титана, а также моделирования их свойств, улучшили методы создания мембран для широкого круга практических применений.

Лекция про Дмитрия Ивановича и Наномир на Фестивале науки
Е.А.Гудилин и др., Фестиваль науки
В дни Фестиваля науки «NAUKA 0+» на Химическом факультете МГУ ведущие ученые познакомили слушателей с самыми современными достижениями химии. Ниже приводится небольшой фоторепортаж 1 дня и расписание лекций.

Технонано

Технопредпринимательство - идея, которая принесет свои плоды при бережном культивировании и взращивании. И наша наноолимпиада, и Наноград от Школьной Лиги РОСНАНО, и проект Стемфорд, и другие замечательные инициативы - важные шаги на пути реализации этой и других идей, связанных с развитием новых высоких технологий в нашей стране и привлечением молодых талантов в эту вполне стратегическую область. Ниже приведен небольшой опрос, который позволит и нам, и вам понять, а что все же значит этот модный термин, и какова его суть.

Технопредпринимательство на марше

Мы традиционно просим вас высказать свои краткие суждения по вопросу технопредпринимательства и проектной деятельности школьников. Для нас очевидно, что под технопредпринимательством и под проектной деятельностью школьников каждый понимает свое, но нам интересно ваше мнение, заодно вы сможете увидеть по мере прохождения опроса, насколько оно совпадает или отличается от мнения остальных. Ждем ваших ответов!

О наноолимпиаде замолвите слово...

Прошла XII Всероссийская олимпиада "Нанотехнологии - прорыв в Будущее!" Мы надеемся, что нам для улучшения организации последующих наноолимпиад поможет электронное анкетирование. Мы ждем Ваших замечаний, пожеланий, предложений. Спасибо заранее!



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.