Исследователи из США представили разработку, которая обещает значительно ускорить заживление самых тяжелых переломов. Это электростимулятор, имплантируемый в место повреждения кости, а затем рассасывающийся без последствий для здоровья. Уже успешно проведены эксперименты с грызунами: перелом берцовой кости животных заживал за 6 недель, а в контрольной группе следы травмы были видны даже на 10-й неделе.
Почему электростимуляция работает
Многочисленные исследования показали, что электрическое поле может активировать факторы роста для стимуляции размножения клеток кости. Также образование новой костной ткани происходит за счет активизации экспрессии специфических генов. Хотя электростимуляция признана эффективным средством для ускорения заживления переломов костей, у неё есть ограничения. И связаны они с использованием громоздкого и сложного оборудования. Пациенты вынуждены проводить сеансы стимуляции в больнице. Новое же устройство позволяет находиться дома и не быть привязанным к клинике.
Из чего состоит новая система
Она полностью автономна и не имеет съемных батарей. Это сочетание наногенератора на гибкой полимерной основе и пары электродов, подходящих непосредственно к перелому. Генератор преобразует механическую энергию от движения конечности в электрический ток, который доставляется через электроды. Система не требует удаления — рассасывание происходит за 18 недель.
Использование гибкого полимерного основания позволяет установить имплантат в самых подвижных зонах — даже в области сустава пальца.
Как проходил эксперимент
Группе грызунов с переломом большеберцовой кости имплантировали систему. Одна ее часть — электроды — фиксировалась в месте перелома на кости. Вторая — генератор — располагалась в зоне между коленным суставом и бедром. Там генератор собирал энергию от движения коленного сустава для генерации электрических импульсов.
После имплантации анализ крови и тканей тела животных не выявил отклонений, воспалительных процессов или аномальных реакций иммунитета. Это позволило говорить о высокой степени совместимости системы и тела. При этом ученые зафиксировали усиленное выделение различных факторов роста — соединений, стимулирующих рост сосудов, по которым к местам повреждения доставлялись питательные вещества, и стимулирующих появление новых клеток костной ткани.
В итоге у грызунов с имплантированной системой перелом сросся всего за 6 недель. Для сравнения: контрольной группе потребовалось более 10 недель. Минеральная плотность кости и показатели прочности увеличились на 27% и 83% соответственно. Схожие результаты дает традиционная электростимуляции. Разработчики надеются в перспективе протестировать систему на реальных пациентах, максимально упростив регенерацию после травм.