Усилия исследователей, направленные на разработку биоматериалов, способных эффективно наращивать костную ткань, увенчались победой. Группа учёных из Новой Зеландии представила результаты исследования инновационного подхода к модификации гидроксиапатита. Исследователи пошли путём внедрения ионов кремния в кристаллическую решетку биогенного (бычьего) гидроксиапатита (SiBHA – silicon ions into biogenic (bovine-derived) hydroxyapatite) с помощью специально разработанного процесса.
Гидроксиапатит традиционно является одним из наиболее перспективных материалов для восстановления костной ткани благодаря его биосовместимости, остеокондуктивным свойствам и химическому сходству с минеральной составляющей кости. Однако его применение имеет ряд ограничений, обусловленных низкой механической прочностью и медленной деградацией, что и стимулирует поиск новых решений по его модификации.
В своей работе учёные использовали метод интеграции ионов кремния в структуру биогенного гидроксиапатита, полученного из бычьей кости, с использованием технологии золь-гель. Созданные в результате процесса SiBHA-каркасы обладают уникальной микроструктурой с общей пористостью 70% и размерами пор от 120 до 650 мкм. Такая структура обеспечивает оптимальные условия для проникновения клеток и роста новой костной ткани.
Кристаллографическую структуру полученных каркасов изучили с использованием инфракрасной спектроскопии и рентгеновской дифракции, которые подтвердили успешное внедрение ионов кремния в кристаллическую решетку биогенного гидроксиапатита. Дополнительные анализы в виде энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии и масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой показали, что молекулярный состав SiBHA-каркасов близок к естественному составу костной ткани.
Согласно пробам in vitro, SiBHA-каркасы способствуют высокой жизнеспособности, пролиферации и остеогенной дифференцировке клеток. При этом, иммуногистохимический анализ выявил значительное увеличение синтеза ключевого белка костного матрикса – остеонектина, что подтверждает способность инновационного материала стимулировать формирование новой костной ткани.
Таким образом, SiBHA представляет собой многообещающий материал для наращивания костной ткани в стоматологии, особенно в случаях аугментации кости перед имплантацией. Его пористая структура и улучшенные свойства позволяют использовать его в качестве каркаса для направленной регенерации кости, обеспечивая поддержку роста новых тканей и интеграции с окружающей костью. По сравнению с каркасами из немодицифированного гидроксиапатита, SiBHA демонстрирует значительно более высокие значения прочности на сжатие. Это делает материал более устойчивым к механическим нагрузкам и перспективным для использования в стоматологической практике, где материалы часто подвергаются значительным напряжениям.
По заключению исследователей, интеграция ионов кремния в биогенный гидроксиапатит открывает возможности для создания нового ряда биоматериалов с улучшенными свойствами. SiBHA-каркасы представляют перспективную альтернативу синтетическим продуктам на основе гидроксиапатита и традиционным материалам для костной пластики в имплантационной стоматологии. Однако, для внедрения новых решений на основе этого материала в стоматологическую практику пока ещё требуются дальнейшие клинические исследования.