При сложных переломах и срастании протеза костный трансплантат зачастую нужно тщательно восстанавливать механическим путем. Его удаление может быть весьма болезненной процедурой и дальнейшая механическая стимуляция для регенерации кости после операции становится проблематичной, если пациенту строго запрещено двигаться. При решении этих задач ученые обнаружили, что наночастицы с протеинами, направленные к месту травмы магнитным путем, помогают стимулировать клетки для регенерации кости.

Трансплантированные кости лучше всего лечат при помощи активных нагрузок - движения и упражнений, это способствует механотрансдукции. Механическое раздражение вызывает каскадный эффект биохимических сигналов, выделение гормонов, регенерацию стволовых клеток, рост тканей и массу прочих процессов, способствующих скорейшему восстановлению.

К несчастью, осложнения, запрещающие пациенту двигаться, исключают применение этой терапии. Например, при повреждении скелетной структуры у человека не хватает костей для пересадки, поэтому его реабилитация проходит очень медленно, и не всегда заканчивается полным успехом.

Метод с магнитными наночастицами был испытан учеными из Кильского университета и Ноттингема. По их словам, материал можно направить прямо к месту травмы без хирургического вмешательства. Это дает возможность на расстоянии управлять наночастицами, доставляющими стволовые клетки, в процессе восстановления кости.

"Инъекционные способы лечения в регенеративной медицине демонстрируют огромный потенциал как наименее инвазивные методы введения терапевтических стволовых клеток и доставки лекарственных средств и биоматериалов к поврежденным местам", - рассказывает руководитель исследования Джеймс Хенсток. "С помощью наночастиц с внутренней сортировкой белков и внешнего магнитного поля мы удаленно имитировали физические упражнения. Мы хотели узнать, как это может подействовать на поврежденные стволовые клетки и их способность восстановления кости".

Первичные эксперименты проводились на бедренных костях цыплят и коллагеновом гидрогеле (суспензии высококачественного животного структурного белка). В обоих случаях исследователи обнаружили значительное развитие костной ткани и увеличение ее плотности без каких-либо механических повреждений.

"Наша работа показала, что сочетание механических стимуляторов и контролируемый рост благодаря вводу клеток может положительно сказаться на восстановление костей", - говорит доктор Хенсток. "Также это может благоприятно отразиться на использовании методов тканевой инженерии в трансляционной медицине".

Уникальность этого исследования даже не в том, что обнаружен новый способ применения магнитных наночастиц, которые уже могут устранять нефтяные пятна и обнаруживать рак. На этот раз они служат в качестве медицинского стимулятора и для таргетированной транспортировки биоматериала.