Исследователи из Университета Техаса в Сан-Антонио  разработали биоматериал, который может одновременно стимулировать рост костной ткани и кровеносных сосудов при тяжёлых травмах с утратой объёма тканей. Работа опубликована в журнале Biomaterials Advances.

Проблема таких повреждений заключается в том, что при больших дефектах костей и сосудов клетки в центре раны не получают достаточного кровоснабжения и погибают. Это часто приводит к неудаче трансплантатов и хроническим осложнениям.

Учёные предложили решение на основе двух естественных белков организма — коллагена и фибрина. Они создали трёхмерный «каркас» (интерпенетрирующие полимерные сети), в котором эти белки переплетены и формируют среду для регенерации тканей.

По сути, структура работает как биологический «конструктор»: клетки получают пространство и сигналы для самостоятельного построения тканей.

В этот гидрогель исследователи внедрили два типа клеток: микрососудистые фрагменты (MVFs), способные формировать новые кровеносные сосуды, и мезенхимальные стволовые клетки (MSCs), которые могут превращаться в костную ткань при подходящих условиях. Клетки распределялись по всему объёму материала, а не только на поверхности, что критично для полноценного восстановления крупных повреждений.

Ключевым результатом работы стало определение оптимального соотношения компонентов. Учёные протестировали пять различных комбинаций и установили, что соотношение 50:50 коллагена и фибрина обеспечивает наилучший баланс между ростом сосудов и формированием кости. Фибрин лучше стимулирует образование сосудов, но делает среду менее стабильной для костной регенерации.

Коллаген, напротив, обеспечивает прочность, но затрудняет прорастание сосудов. Их равновесное сочетание позволило одновременно запустить оба процесса: сосуды формировали разветвлённую сеть, а костные клетки успешно активировали гены, необходимые для формирования новой ткани.

Авторы подчёркивают, что использование природных компонентов — коллагена, фибрина и клеток пациента — потенциально снижает барьеры для будущего клинического применения.