ИСТИНА

Создание магнитоактивных скаффолдов для стимуляции регенерации костной ткани является перспективным направлением в тканевой инженерии. В этой работе было проведено исследование влияния неинвазивной стимуляции внешним магнитным полем пьезоактивных нановолокнистых скаффолдов из композитов биодеградируемого и биосовместимого полимера, поли-3-оксибутирата (ПОБ), с наночастицами магнетита (ПОБ/М) и их комплекса с оксидом графена (ПОБ/М-ОГ) на регенерацию костной ткани крысы in vivo через 1 месяц после имплантации на модели некритического дефекта бедренной кости. ПОБ был получен методом контролируемого биосинтеза, композитные скаффолды на его основе были изготовлены методом электроформования. Ранее было показано, что композитные скаффолды обладают магнитными и пьезоэлектрическими свойствами [1]. Была также изготовлена установка по неинвазивному воздействию на лабораторных крыс ультранизкочастотного магнитного поля (МП) с частотой 0,04 Гц и индукцией 200 мТл. Крысам всех исследуемых групп (ПОБ, ПОБ/М, ПОБ/М-ОГ, а также контрольным крысам без имплантации скаффолда) было проведено экспериментальное хирургическое моделирование некритического дефекта (диаметром 1,5 мм) бедренной кости, после чего через дефект в полость бедренной кости были имплантированы скаффолды (кроме контрольной группы). После заживления через 7 сут. операционных швов каждую группу разделяли на две: экспериментальную (под воздействием МП в изготовленной нами установке и контрольную (без воздействия МП). Через 28 дней после имплантации крыс выводили из эксперимента и проводили гистологическое исследование области костного дефекта и имплантации скаффолдов с помощью специальной методики приготовления гистологических срезов костной ткани. Полученные гистологические срезы окрашивали по 32 Маллори с помощью анилинового синего, кислого фуксина и оранжевого G. Изображения полученных срезов фиксировали с помощью гистосканера Pannoramic 250. Гистологическое исследование роста костной ткани в области имплантации пьезоактивных скаффолдов в МП показало следующие результаты. При имплантации скаффолдов из ПОБ происходит активная инфильтрация волокнистого материала клетками костного мозга и резорбция полимера в обеих группах. Образование ретикулофиброзной ткани и костных трабекул идет в основном в толще скаффолда. При имплантации скаффолдов из композита ПОБ/М происходит активная инфильтрация и резорбция полимера, а также идет образование в толще скаффолда ретикулофиброзной ткани и костных трабекул только в группе без магнитного поля. В группе с воздействием МП остеогенез наблюдается в основном на поверхности скаффолда, резорбция материала минимальная. Это может свидетельствовать о проявлении in vivo под воздействием магнитного поля пьезоэлектрического эффекта композитных скаффолдов ПОБ/М, которое выражалось в стимуляции остеогенной дифференцировки предшественников остеобластов, в результате чего клетки быстрее вступали в стадию дифференцировки и наблюдался более активный остеокондуктивный эффект на поверхности волокнистого материала. В случае же отсутствия внешнего магнитного поля скаффолды ПОБ/М способствовали в большей мере не дифференцировке, а пролиферации МСК, в связи с чем наблюдалось активное прорастание волокнистого материала скаффолда с образованием новообразованной костной ткани. В образцах со скаффолдами из композита ПОБ/М-ОГ в обеих группах остеогенез наблюдается в основном на поверхности скаффолда, резорбция материала минимальная. Скаффолды из композита ПОБ/М-ОГ продемонстрировали способность к стимуляции остеогенеза на поверхности волокнистого материала в обеих группах, что может свидетельствовать об остеоиндуктивной активности самого материала этого композита. Таким образом, разработанные нами пьезоактивные скаффолды открывают возможность создания имплантов для внешне управляемой с помощью магнитного поля стимуляции регенерации костной ткани для ортопедии и челюстно-лицевой хирургии. 1. Pryadko A.S. et al. Electrospun magnetic composite poly-3-hydroxybutyrate/magnetite scaffolds for biomedical applications: composition, structure, magnetic properties, and biological performance. ACS Appl. Bio Mater., 2022, 5(8), 3999–4019, https://doi.org/10.1021/acsabm.2c00496