Наноалмазы, которые образуются как побочные продукты традиционных операций по добыче и переработке, имеют диаметр примерно от четырех до пяти нанометров и имеют форму крошечных футбольных мячей. Ученые из школы стоматологии Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, кафедры биоинженерии Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе и Северо-Западного университета вместе с сотрудниками Исследовательского института наноуглерода в Японии, возможно, нашли способ использовать их для улучшения роста костей и борьбы с остеонекрозом, потенциально изнурительным заболеванием, при котором кости ломаются из-за снижения кровотока.
Когда остеонекроз поражает челюсть, это может помешать людям есть и говорить; когда это происходит возле суставов, это может ограничивать или препятствовать движению. Потеря костной массы также происходит рядом с имплантатами, такими как протезы суставов или зубов, что приводит к расшатыванию имплантатов или их выходу из строя.
Отказ имплантата требует дополнительных процедур, которые могут быть болезненными и дорогостоящими и могут поставить под угрозу функцию, которую пациент получил с помощью имплантата.
Эти проблемы усугубляются, когда заболевание возникает во рту, где имеется ограниченный запас местной кости, которую можно использовать для фиксации протезного зуба, что является ключевым соображением как по функциональным, так и по эстетическим причинам.
Исследование, проведенное доктором. Дин Хо, профессор биологии и медицины полости рта и содиректор Центра реконструктивной биотехнологии Джейн и Джерри Вайнтрауб при Школе стоматологии Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, опубликован в рецензируемом журнале стоматологических исследований.
Во время операций по восстановлению костей, которые обычно являются дорогостоящими и трудоемкими, врачи вводят губку с помощью инвазивной хирургии для локального введения белков, способствующих росту костей, таких как морфогенный белок кости.
Команда Хо обнаружила, что использование наноалмазов для доставки этих белков может быть более эффективным, чем традиционные подходы. Исследование показало, что наноалмазы, которые невидимы для человеческого глаза, быстро связываются как с костным морфогенетическим белком, так и с фактором роста фибробластов, демонстрируя, что белки могут быть одновременно доставлены с использованием одного носителя. Уникальная поверхность алмазов позволяет белкам доставляться медленнее, что может позволить лечить пораженный участок в течение более длительного периода времени.
Кроме того, наноалмазы можно вводить неинвазивно, например, путем инъекции или полоскания рта.
«Мы провели несколько всесторонних исследований как на клетках, так и на животных моделях, направленных на безопасность частиц наноалмаза», — сказала Лаура Мур, первый автор исследования и один из авторов M.D.-Ph.D. студент Северо-Западного университета под руководством доктора. Хо. "Первоначальные исследования показывают, что они хорошо переносятся, что еще больше увеличивает их потенциал в области восстановления зубов и костей."
«Наноалмазы — это универсальные платформы», — сказал Хо, который также является профессором биоинженерии и членом Комплексного онкологического центра Йонссона и Калифорнийского института наносистем. «Поскольку наноалмазы полезны для проведения такого широкого спектра методов лечения, они могут повлиять на несколько других аспектов хирургии полости рта, челюстно-лицевой и ортопедической хирургии, а также регенеративной медицины."
Команда Хо ранее показала, что наноалмазы на доклинических моделях эффективны при лечении нескольких форм рака.
Поскольку остеонекроз может быть побочным эффектом химиотерапии, группа решила изучить, могут ли наноалмазы помочь в лечении потери костной массы. Результаты нового исследования могут открыть дверь для использования этого универсального материала для решения множества проблем в доставке лекарств, регенеративной медицине и других областях.
«Это открытие служит основой для будущего нанотехнологий в стоматологии, ортопедии и других областях медицины», — сказал д-р. Но-Хи Пак, декан стоматологической школы. "Доктор. Хо и его команда продемонстрировали огромный потенциал наноалмазов в улучшении ухода за пациентами. Он пионер в своей области."
Другими авторами исследования были профессор Эйдзи Осава из Исследовательского института наноуглерода в Японии; и Хо-Чжун Ким, научный сотрудник, получивший докторскую степень, ранее работавший в докторантуре. Хо и в настоящее время является доцентом химии в Университете Чосун в Южной Корее.