Вне зависимости от травмы, болезни или других факторов, отсутствующие части кости довольно трудно заменить. Здесь и перспективы заживления и риски отторжения накладываются друг на друга. Однако новый инъекционный гидрогель рассматривается как потенциальный материал для регенерации костей под воздействием видимого света.

Если травмы костей, такие как переломы, обычно заживают сами по себе, то большие участки отсутствующей кости, известные как «дефицит костной ткани», часто не восстанавливаются. Это не нейроны, которые можно заставить регенерировать с помощью одной таблетки.

В результате их обычно приходится заполнять костной тканью, взятой из другой кости человека, чаще всего донором служит бедренная кость. Это не только инвазивная и болезненная процедура, но и её суть в перераспределении оставшейся костной массы, то есть операция перемещает дефицит костной ткани из одной части скелета в другую.

В поисках более эффективной альтернативы некоторые группы ученых разрабатывают пористые материалы, похожие на костную ткань, которые закрывают собой дефект вместо настоящей кости.

Принцип регенерации костных тканей

Пористые материалы не просто так остаются с порами. Клетки из прилегающей костной ткани постепенно мигрируют в такой материал, как на каркас. И уже на нем клетки кости продолжают размножаться по мере того, как сам материал безвредно биодеградирует. В конечном итоге имплантированный материал полностью заменяется новой, естественной костью.

Некоторые из этих экспериментальных материалов для регенерации костей изначально печатаются на 3D-принтере вне тела, а затем закрепляются в нужном месте с помощью клея. К сожалению, найти надежный клей невероятно сложно.

Другой подход предполагает введение геля, который впоследствии затвердевает в пористую структуру. Это кажется лучшим решением, но некоторые из этих веществ требуют много времени для застывания, они недостаточно биоразлагаемы и/или им не хватает механической прочности.

Вот тут-то и появляется новый материал.

Новый материал для регенерации тканей

Созданный профессором Хён Джун Ча и его коллегами из Корейского университета науки и технологий Пхохан (POSTECH), этот гидрогель состоит из альгината (полученного из водорослей), биоинженерного адгезивного белка добытого из мидий, ионов кальция, химического вещества, известного как фосфонодиол, и фотореактивного агента.

Гель вводят в дефект костной ткани, а затем облучают его безвредным видимым светом. За счет света полимерные цепи геля сшиваются друг с другом, в результате чего он превращается в прочное, пористое, биоразлагаемое твердое вещество, которое надежно связывается с прилегающей костной тканью.

В это же время внутри материала образуется аморфный фосфат кальция. Это очень похожее на кость соединение служит каркасом для соседних костных клеток, повышая скорость, с которой они перемещаются, размножаются и заменяют материал настоящей костью. Трансгуманизм ли это, или пока еще биохакинг?

Актуальный статус гидрогеля для выращивания костей

Гидрогель был успешно испытан на крысах с дефицитом бедренной кости. В настоящее время нет информации о том, когда могут начаться испытания на людях.

Подобные материалы о передовом крае биотехнологий, регенеративной медицины, работе мозга, способов улучшить продуктивность и личную эффективность – читайте в материалах сообщества. Подписывайтесь, чтобы не пропускать свежие статьи!

В фильме «Выживший» главный герой разрезал тушу коня, чтобы укрыться в ней от холода. Немного разовьём ситуацию. Представьте, что вы сильно изранены. Но есть один экстравагантный способ выжить — это слить свою поврежденную плоть с другим раненым человеком, став в итоге новым созданием на базе человеческого организма. Ученые обнаружили эту поразительную способность у гребневиков, которые могут сливаться вместе, объединяя воедино нервную и пищеварительную систему.

Это любопытный феномен, как для мира природы, так и лабораторных исследований. В частности, эволюция искусственного интеллекта тесно сопряжена с пониманием работы мозга. И симбиоз этих двух направлений уже сам по себе обещает человечеству некие потенциальные блага. А споры вокруг того «насколько это этично» и «стоит ли это делать» беспочвенны. Мир развивается, и наука все теснее соприкасается с темами, которые ранее были лишь сценарным условием для фильмов и книг. Подробнее о таких «граничных соприкосновениях», рассказывают материалы сообщества. Подписывайтесь, чтобы первыми получать странные статьи!

Объединиться, чтобы выжить

Гребневики — это морские беспозвоночные с мягкими телами, которые передвигаются с помощью волосовидных ресничек. Это относительно простые существа, хотя у них есть мышцы, нервная система и органы чувств. Но хрупкость их тел делает изучение организма сложным, поэтому мы все еще многого о них не знаем.

Вот почему ученые были удивлены, обнаружив новую суперспособность этого вида. Причем само открытие, как это часто бывает, было сделано случайно. В резервуаре с гребневиками в лаборатории команда однажды заметила особенно большую и деформированную особь. Но, как ни странно, у нее, похоже, было два апикальных органа – своего рода сенсорная структура – вместо обычной нервной системы, а также два ануса.

Ученые подозревали, что на самом деле это были две особи, которые каким-то образом слились после ранения. Чтобы исследовать этот феномен, ученые удалили часть долей у нескольких гребневиков и поместили их в близкие пары. И, конечно же, в 90% случаев раненые особи объединялись, образуя один организм всего за ночь.

Коллективная регенерация

Слияние, казалось, было бесшовным, и когда исследователи стимулировали одну долю, то реагировало все тело. Это говорит о том, что существа слились вплоть до интеграции нервной системы.

Мы были поражены, обнаружив, что механическая стимуляция, приложенная к одной стороне сросшегося гребневика, привела к синхронизированному сокращению мышц на другой стороне.

Кей Джокура, соавтор исследования.

При более внимательном рассмотрении исследователи обнаружили, что две половинки Франкенштейн-желе демонстрировали спонтанные движения в течение первого часа или около того после слияния. Но после этого объединенные части лучше понимали принципы того, как координировать свои движения, так что примерно через два часа 95% их мышечных сокращений были синхронизированы.

От реакции к питанию

Команда также проверила пищеварительные тракты этих объединенных гребневиков. Они кормили одну особь, используя пищу с флуоресцентными метками и наблюдали, как частицы проходят через рот. В конце концов стало ясно, что оба пищеварительных тракта сохранили функциональность, но в процессе работы они менялись местами.

Это определенно интригующая способность для животного мира, и, возможно, она развилась как стратегия выживания, чтобы спасти двух раненых медуз, которые в противном случае не смогли бы выжить самостоятельно. Но это также может быть побочным продуктом отсутствия у них черты, которая появилась позже на эволюционной ветви.

Более поздние формы жизни обладают так называемой системой распознавания, которая специализируется на выяснении того, какие клетки наши, а какие чужеродные. Это важное отличие, позволяющее нашей иммунной системе атаковать вторгающиеся вирусы и бактерии – хотя за это мы платим цену в виде отторжения тканей при пересадке органов.

Игнорируя чужака

Но гребневики не обладают такой способностью, поэтому, когда двое раненых представителей вида встречают друг друга, они просто принимают клетки нового приятеля как свои собственные. Исследование процессов того, как они это делают, открывает новые возможности в области регенеративной медицины.

Механизмы распознавания связаны с иммунной системой, а слияние нервных систем тесно связано с исследованиями регенерации. Раскрытие молекулярных механизмов, лежащих в основе этого слияния, может продвинуть эти важнейшие области исследований.

Кей Джокура, соавтор исследования.

_______________________

Диаметрально отходя от темы. Осознав факт своей смертности и вооружившись стремлением продлить функциональную часть жизни, часть человечества смотрит на трансгуманизм и сингулярность, как на некое благо. Момент, когда технологии и органика сольются воедино, создав новое существо. Не человека, но нечто большее. И это уже не слияние видов, а нечто большее.

Больше материалов на схожие темы, как всегда, в нашем сообществе. Подписывайтесь, чтобы не пропускать свежие статьи!