Daugeliui sulaužytų kaulų kaulų ląstelės auga savarankiškai, o pacientai nešioja liejinius ar petnešas, kad sužalojimas būtų stabilus. Tačiau dėl sudėtingų ar sunkių lūžių chirurgai gali įsikišti, padėdami skiepytes ar pastolius, pagamintus iš biologinių suderinamų medžiagų, arba naudodami metalinius fiksavimo įtaisus, kad užtikrintumėte tinkamą kaulų gijimą ir išlyginimą.
Bendradarbiavimas su ortopedijos chirurgais, komanda, vadovaujama „Penn State“ biomedicinos inžinerijos tyrėjų, sukūrė „Citraboneqmg“ – implantuojamą biologiškai skaidžių pastolių, skirtų kaulų augimui, pagamintą derinant magnį ir glutaminą su citrinos rūgštimi. Jie paskelbė savo implanto tyrimus, kuriems jie pateikė JAV patento paraišką, IN Mokslo pažanga.
„Integruodami magnį ir glutaminą-dvi mažos molekulės, natūraliai randamos kūne ir maiste, su citrinos rūgštimi, mes nustatėme, kad molekulės kartu skatina kaulų augimą skatindamos padidėjusį tarpląstelinę energijos metabolizmą”,-sakė pirmoji autorius Hui Xu, Biomedicaled inžinerijos studentas.
Tyrėjai nustatė, kad magnio ir glutamino pridėjimas tik prie tradicinės citrinos rūgšties implanto, kurį patvirtino JAV maisto ir vaistų administracija bei rinkoje, padidėjo tarpląstelinė energija ir padėjo reguliuoti du energijos kelius, kurie yra būtini kaulų augimui, AMPK ir MTORC1. Keliai veikia kaip valdymo sistemos ląstelės viduje, subalansuodami degalų naudojimą, taigi ląstelės turi energijos naujam kaului gaminti.
„Molekulės tuo pačiu metu reguliuoja du energijos kelius, kurie skiriasi nuo to, kas paprastai atsitinka – paprastai jos veikia kaip mažinimas, vienas pagreitėjo, o kitas sulėtėja“, – teigė Xu. „Pastoliai iš esmės sukelia kaulų ląstelę: abi maistinės medžiagos veikia sinergetiniuose ryšiuose su citrinos rūgštimi, kad kamieninės ląstelės būtų daugiau energijos augti ir diferencijuojasi į kaulų ląsteles, todėl geresnis kaulų ataugimas.”
Norėdami patikrinti „Citraboneqmg“, tyrėjai savo eksperimentinius pastolius implanavo į kaukolės defektą žiurkių kaukolėms ir palygino jo gautą kaulų augimą su žiurkėmis tik su citrinos rūgšties implantuojamaisiais implantuomis, o vieną su tradiciniu kaulų medžiagos implantu.
Jie nustatė, kad po 12 savaičių „Citraboneqmg“ padidino kaulų augimą, supantį kaukolės sužalojimą 56%, palyginti su gyvūnais, kurių citrinos rūgšties yra tik pastoliai, ir 185%, palyginti su gyvūnais, turinčiais tradicinį kaulų medžiagos implantą.
„Trys molekulės veikia kaip gydomasis kaulo receptas, sudarydamas kelią naujam mąstymo apie kaulų atstatymą būdą“, – teigė Yan. „Be greito kaulų augimo, mes taip pat matėme nervų regeneracijos ir priešuždegiminės savybes pastolių vietoje-du elementus, kurie yra svarbūs ilgalaikiam kaulo gijimui.”
Molekulių išleidimas tiesiogiai sužalojimo vietoje per pastolius padeda per daug maistinių medžiagų koncentracijos tiesiai ten, kur jos yra labiausiai reikalingi, paaiškino tyrėjai, o ne pasikliauti burnos nurijimu, kur tik nedidelis procentas pasiekia traumos vietą.
Be to, tyrėjai išsiaiškino, kad polimerų pastoliuose yra būdingų fotoliuminescencinių ir fotoakustinių savybių, kurios leidžia jį lengvai atvaizduoti po to, kai jis implantuojamas sužalojimo vietoje.
„Turėdamas fotoakustines savybes,„ Citraboneqmg “turi didelį potencialą sekti in vivo, kur jį galima aptikti ultragarsu po giliais audiniais“, – teigė Xu.