Новый способ исцеления сломанных костей с помощью электрической стимуляции

Эта технология помогает заживлению сломанных костей, а затем просто растворяется в организме.

Заживление сломанной кости может быть длительным и болезненным процессом. Один из способов ускорить этот процесс – добавить электричество. Когда кости находятся под давлением, они, естественно, производят небольшой электрический ток, который стимулирует рост костных клеток. Врачи давно пользуются этим фактом, используя имплантаты для электрической стимуляции переломов костей.

Проблема заключается в том, что эти имплантаты часто содержат токсичные батареи и требуют хирургических вмешательств для удаления. Теперь инженеры Университета Коннектикута создали имплант, который преодолевает недостатки своих предшественников, обеспечивая электрическую стимуляцию переломам костей более безопасным и менее инвазивным способом.

Электростимуляция имплантата

В центре технологии, подробно описанной в журнале Nano Energy, находится вещество, чаще связанное с сглаживанием лиц, чем с заживающими костями: PLLA. Обычно используемый кожный наполнитель является «пьезоэлектрическим», что означает, что он выделяет электрический заряд в ответ на вибрацию. Он также не токсичен и со временем растворяется в организме.

Вместо того, чтобы просто построить имплант электростимуляции из PLLA, команда решила превратить его в костный каркас – что-то, на чем будут расти новые костные клетки.

Оказавшись на месте, можно использовать внешний ультразвук для очень слабой вибрации имплантата, генерируя небольшое электрическое напряжение. Через некоторое время имплантат просто распадется сам по себе.

Исследователи проверили свою технологию электростимуляции на мышах с переломами черепа, и, по словам исследователя Ритопы Дас, она работает так, как надеялись.

«Электрическое поле, кажется, привлекает костные клетки к месту перелома и способствует превращению стволовых клеток в костные клетки», – сказала Дас в пресс-релизе.

Помимо сломанных костей

Исследователи сейчас пытаются ответить на вопрос, который озадачивал врачей на протяжении десятилетий: почему электростимуляция способствует росту костей?

Если они смогут понять это, они смогут использовать эту информацию для дальнейшей разработки своего имплантата, что сделает его еще более способствующим росту костей.

С волной ультразвуковой палочкой имплант начинает производить электричество, которое стимулирует рост костей. Изображение: Университет Коннектикута
С волной ультразвука от палочки имплант начинает производить электричество, которое стимулирует рост костей. Изображение: Университет Коннектикута

В будущем, Дас говорит, что технология будет использоваться для лечения не только костей.

«Эта технология может быть объединена с другими факторами для облегчения регенерации других тканей, таких как хрящи, мышцы или нервы», – сказала она.

DOI: 10.1016/j.nanoen.2020.105028


Вас также может заинтересовать: Этот 3D принтер делает костные имплантаты, которые естественным образом сливаются с телом