Американські дослідники створили біогібридний матеріал із природної речовини колагену та синтетичного цвіттер-іонного гідрогелю, який за властивостями наблизився до суглобового хряща. Винахідники сподіваються, що він допоможе відновити хрящову тканину, що зазвичай має низьку здатність до регенерації. Своє дослідження вони описали в журналі Proceedings of the National Academy of Sciences.
Мікрофотографії клітин (червоні) хрящової тканини на комбінованій гідрогелевій матриці (жовта). Cameron Darkes-Burkey et al. / Proceedings of the National Academy of Sciences, 2022
Дослідники Корнельського університету створили біогібридний матеріал, який імітує природні м'які тканини, як-от хрящову. Хоча це не перший такий винахід, дотепер схожі матеріали сильно поступалися природним у м'якості, еластичності або міцності, завдяки чому обмежувалося їх використання як замінників природних тканин. Досягти кращих результатів групі вчених вдалося поєднанням двох речовин, які простим змішуванням сформували оптимальний гідрогель. Одним із них є колагенові волокна (основний білок сполучної тканини), а іншим — синтетичний цвіттер-іонний гідрогель, що його раніше розглядали як самостійний матеріал для імплантації. Позитивно та негативно заряджені молекулярні групи цвіттер-іонного матеріалу взаємодіють із позитивно й негативно зарядженими іонами колагенових волокон, утворюючи взаємопов'язану мережу, що демонструє одночасно високу міцність й еластичність.
У дослідах з'ясувалося, що у порівнянні із самим цвіттер-іонним гідрогелем, його комбінація з колагеном має на 40 відсотків вищу еластичність і вимагає докладання в 11 разів більшої енергії для руйнування. Водночас, він має на два порядки вищі показники міцності, ніж попередні основані на колагені гідрогелі. Власне, еластичність та міцність комбінованого матеріалу наблизилися до показників суглобового хряща. Додавання до матеріалу колагену також суттєво покращило виживаність (вона перевищила 90 відсотків) клітин хрящової тканини при нанесенні на матеріал. Тому автори сподіваються, що розроблений ними гідрогель, надрукований на 3D-принтері, може послугувати як тимчасова заміна хряща або каркас для стимуляції відновлення хрящової тканини, наприклад, при остеоартриті.