Біокераміка для виробництва імплантатів і регенерації кісткових дефектів розроблена міжнародною групою матеріалознавців у Центрі композиційних матеріалів НІТУ «МІСіС». Біоматеріали, отримані з сільськогосподарських відходів - рисового лушпиння - показали відмінну біомінералізацію і сумісність з клітинами крові ссавців. Результати роботи були опубліковані в міжнародному науковому журналі Materials Science and Engineering C: Materials for Biological A pplications.
Легкодоступність, дешевизна і природне походження сільськогосподарських відходів мотивують вчених перетворювати їх на цінний продукт. Лушпиння рису, наприклад, багата на діоксид кремнію. Високий вміст кальцію в яєчній шкаралупі робить її конкурентоспроможною сировиною для виробництва біоматеріалів. Ця стратегія переробки відходів у продукт з доданою вартістю для створення біомедичних додатків є економічно вигідною і при цьому екологічно чистою.
Команда молодих матеріалознавців Центру композиційних матеріалів НІТУ «МІСіС» використовувала сиру яєчну шкаралупу і рисову лушпиння - відхід сільськогосподарського виробництва - для виготовлення трьох різних видів силікатної біокераміки - діопсиду, волластоніту і форстериту. Матеріали відрізняються наявністю різних хімічних елементів. Було показано, що хімічні складові вихідної сировини і розчинення у фізіологічному середовищі відіграють ключову роль у формуванні біологічної активності матеріалу. Саме від біоактивності матеріалу залежить успішність операцій в імплантології.
«Наше дослідження спрямоване на вирішення актуального в усьому світі завдання переробки біовідходів у матеріали та вироби, в тому числі, для використання в медицині», - пояснила співавтор розробки, студентка програми iPhD «Біоматеріалознавство» НІТУ «МІСіС» Інна Булигіна.
Дослідники також підкреслили, що замінити основні хімічні елементи, необхідні для прискорення регенерації кісток, у синтетичних біоматеріалах - дуже складно.
У своїй роботі вчені використовували біогенні сільськогосподарські відходи, які природним чином «успадкували» іони натрію, магнію, калію, кремнію та інших. Такий природоподібний підхід може допомогти у збільшенні швидкості остеогенезу - формування кісткової тканини замість втраченої при травмах і захворюваннях.
"Найкращі результати показав діопсид (CaMgSi2O6) - він показав найвищу гемосумісність при всіх концентраціях (62,5, 125, 250 мкг/мл) навіть після 24 годин інкубації. «Інкубація мультипотентних мезенхімальних стромальних клітин (ММСК) мишей з діопсидом в цілому не призводить до збільшення рівня апоптозу в культурі клітин порівняно з контролем», - сказав один з авторів, постдок НІТУ «МІСІС» Раджан Чоудхарі.
"Ми запропонували простий метод вилучення чистого діоксиду кремнію з рисового лушпиння. У процесі випробувань ми показали, що отриманий таким способом матеріал не погіршує життєздатність клітин, що контактують з ним ", - додав керівник iPhD" Біоматеріалознавство "НІТУ" МІСіС ", к.ф.-м.н
В даний час розробники пішли далі і вивчають можливість відтворення архітектури нативних тканин шляхом виготовлення скаффолдів з використанням аддитивного виробництва.
