Международная команда учёных провела масштабное исследование, которое продемонстрировало, что обычная яичная скорлупа может стать новым решением для проведения безопасной и эффективной костной пластики.
Костная пластика – это классическая хирургическая процедура, в ходе которой недостающие фрагменты кости, потерянные из-за травмы или болезни, восстанавливают при помощи костных трансплантатов. Данная методика актуальна в широком спектре медицинских направлений, включая ортопедию, нейрохирургию, пластическую и челюстно-лицевую хирургию. Традиционно в качестве трансплантата выступают специально подготовленные биоактивные материалы. Таким образом, по типу источника материала костная пластика может быть:
- аутогенной: на основе собственной костной ткани пациента;
- аллогенной: на основе кости донора;
- ксеногенной: на основе костей крупного рогатого скота или свиней.
Кроме того, существуют синтетические варианты из керамики, биостекла и пр. Из-за высокой биологической активности аутогенные и аллогенные трансплантаты остаются золотым стандартом, однако они не всегда осуществимы, а использование традиционных ксеногенных трансплантатов сопряжено со множеством экологических и этических проблем. Потому учёные всегда пребывают в поисках альтернативных материалов. Так, одним из наиболее перспективных вариантов ксеногенных материалов считается яичная скорплупа, которая является естественным отходом уже действующих сельскохозяйственных предприятий.
В рамках нового исследования учёные разработали метод получения аморфного фосфата кальция (ACP) из куриной яичной скорлупы. ACP играет важнейшую роль в формировании минерализованных костных тканей, потому прежде специалисты уже рассматривали перспективы его использования в процедурах костной пластики. По мнению исследователей, яичная скорлупа служит идеальным сырьём для синтезирования материалов для костных трансплантатов, поскольку она содержит большое количество кальция и фосфорных компонентов. Кроме того, в зависимости от питания животного, в скорлупе можно регулировать содержание элементов, необходимых для эффективной регенерации костной ткани – магния, стронция и пр.
Для производства ACP из яичной скорлупы учёные сперва на протяжении часа «пропекали» её при температуре 900 °C для растворения органической составляющей и превращения карбоната кальция в оксид кальция. Затем оксид кальция смешали с дистиллированной водой для получения суспензии, в которую постепенно вмешали ортофосфорную кислоту для получения осадка – ACP. Полученное вещество промыли и охладили жидким азотом. Чтобы более детально проанализировать остеогенную активность материала – то есть его способности поддерживать рост новой костной ткани, исследователи поместили его в пористый 3D-сфероид, который служил имитацией зоны костной пластики. В лабораторных условиях ACP активно взаимодействовал с остеобластами, способствуя регенерации и ремодулированию ткани. Кроме того, материал показал себя как нетоксичный и иммуносовместимый трансплантат.
Учёные считают, что благодаря разработанной ими технологии яичная скорлупа может стать практически неограниченным источником экологичного и эффективного материала для костной пластики. К тому же, по мнению биологов и материаловедов, их успех может послужить вдохновением для новых исследований, посвящённых изучению потенциала пищевых отходов в роли биоматериалов.