Keratin získaný z ovčí vlny by se v budoucnu mohl uplatnit jako materiál pro řízenou regeneraci kostí. Výzkumníci z King’s College London a spolupracujících pracovišť vyvinuli z tohoto bílkovinného materiálu membrány, které testovali nejprve na lidských buňkách v laboratoři a následně u potkanů s kostním defektem lebky. Studie zveřejněná v časopise Biomaterials Advances ukazuje, že keratinové membrány pomáhaly nově vznikající kostní tkáni vytvářet organizovanější uspořádání než běžně používané kolagenové membrány.
Řízená kostní regenerace je postup, při němž se přes poškozené místo umístí bariérová membrána. Ta má bránit prorůstání měkkých tkání do defektu a současně zachovat prostor pro tvorbu kosti. Kolagen se pro tento účel používá často, protože je biologicky odbouratelný a tělu blízký materiál. Autoři nové práce ale upozorňují, že kolagenové membrány mohou v některých situacích ztrácet stabilitu nebo se vstřebat dříve, než se kost dostatečně obnoví.
Tým proto připravil několik typů membrán z keratinu, tedy strukturální bílkoviny přirozeně obsažené ve vlně, vlasech a nehtech. Materiál stabilizoval různými způsoby chemického zesíťování, tedy vytvořením vazeb mezi bílkovinnými řetězci, které mohou ovlivnit pevnost, pružnost i rychlost rozpadu membrány. Jedna z testovaných variant obsahovala také hydroxyapatit, minerál podobný anorganické složce kostní tkáně.
V laboratorní části výzkumu vědci kultivovali na membránách primární stromální buňky z lidské kostní dřeně. Jde o buňky, které se za vhodných podmínek mohou podílet na tvorbě kostní tkáně. Buňky na keratinových materiálech vykazovaly životaschopnost a postupně se u nich zvyšovala aktivita časných i pozdních markerů osteogenní diferenciace, tedy ukazatelů přeměny směrem ke kostním buňkám. Samostatný pokus s lidskými kožními fibroblasty naznačil, že keratinová membrána může působit také jako bariéra proti průniku těchto buněk skrz materiál.
Test v lebce potkanů
Pro ověření účinku v živém organismu badatelé použili 42 samců potkana kmene Wistar ve věku 12 až 16 týdnů. Každému vytvořili v temenní kosti lebky kruhový defekt o průměru 6 mm, označovaný jako defekt kritické velikosti, protože se bez zásahu běžně úplně nezhojí. Zvířata byla náhodně rozdělena do šesti skupin po sedmi: čtyři skupiny dostaly různé keratinové membrány, jedna kolagenovou membránu a jedna zůstala bez materiálu. Hojení badatelé sledovali osm týdnů.
Analýza pomocí mikro-CT, tedy výpočetní tomografie s vysokým rozlišením pro malé vzorky, a histologické vyšetření ukázaly, že keratinové membrány podporovaly překlenování defektu, integraci s okolními měkkými tkáněmi a obnovu kosti. Kolagenová kontrolní membrána vedla k vyššímu celkovému objemu nově vytvořené kosti. U keratinových materiálů však vědci pozorovali prostorově organizovanější kostní tkáň a uspořádanější architekturu kolagenových vláken. To znamená, že studie neprokázala převahu keratinu ve množství vytvořené kosti, ale naznačila rozdíl v její struktuře.
Výsledky zatím nelze vztahovat přímo na léčbu lidí. Pokus proběhl na potkaním modelu defektu lebky a sledování trvalo osm týdnů; není proto jasné, jak by se materiál choval v jiných kostech, při větším mechanickém zatížení ani v dlouhodobém horizontu. Před klinickým využitím bude nutné ověřit bezpečnost, výrobní postupy, vstřebávání i účinnost ve dalších předklinických a následně klinických studiích. Práce nicméně ukazuje možný způsob, jak využít vlnu jako zdroj biomateriálu pro regenerativní medicínu.
Zdroj: ScienceDaily
Tento článek byl vytvořen s pomocí umělé inteligence a redakčně zkontrolován.