Отвлекаясь от современной международной обстановки, следует выделить успешные научные исследования, которые направлены на улучшение жизни. В лабораториях Московского института стали и сплавов (МИСиС) недавно разработана биокерамика на основе рисовых отходов для производства имплантатов и регенерации костных тканей. Полученные из доступной сельскохозяйственной продукции – рисовых шелух – биоматериалы демонстрируют высокую биоминерализацию и совместимость с клетками крови млекопитающих. Результаты исследования опубликованы в авторитетном международном журнале Materials Science and Engineering C: Materials for Biological Applications. Доступность, невысокая стоимость и натуральное происхождение сельскохозяйственных отходов стимулируют ученых к поиску путей их превращения в ценные продукты. Рисовая шелуха богата диоксидом кремния, а скорлупа яиц – кальцием, что делает их конкурентоспособным сырьём для производства биоматериалов.
Процесс подготовки рисовой шелухи
Таким образом, стратегия переработки отходов в высокотехнологичные биоматериалы для биомедицинских целей является не только экономически выгодной, но и экологически чистой.
Команда молодых материаловедов Центра композиционных материалов НИТУ «МИСиС» использовала сырую яичную скорлупу и рисовую шелуху — отход сельскохозяйственного производства — для изготовления трех различных видов силикатной биокерамики — диопсида, волластонита и форстерита. Материалы отличаются наличием разных химических элементов.
Было показано, что химические составляющие исходного сырья и растворение в физиологической среде играют ключевую роль в формировании биологической активности материала. Именно от биоактивности материала зависит успешность операций в имплантологии.
Исходным сырьем может быть рисовая шелуха или даже яичная скорлупа
«Наше исследование направлено на решение актуальной во всем мире задачи переработки биоотходов в материалы и изделия, в том числе, для использования в медицине», — пояснила соавтор разработки, студентка программы iPhD «Биоматериаловедение» НИТУ «МИСиС» Инна Булыгина.
Исследователи также рассказали, что заменить основные химические элементы, необходимые для ускорения регенерации костей, в синтетических биоматериалах — очень сложно. В своей работе ученые использовали биогенные сельскохозяйственные отходы, которые естественным образом «унаследовали» ионы натрия, магния, калия, кремния и других. Такой природоподобный подход может помочь в увеличении скорости остеогенеза — формирования костной ткани взамен утраченной при травмах и заболеваниях.
«Наилучшие результаты показал диопсид (CaMgSi2O6) — он показал самую высокую гемосовместимость при всех концентрациях (62,5, 125, 250 мкг / мл) даже после 24 часов инкубации. Инкубация мультипотентных мезенхимальных стромальных клеток (ММСК) мышей с диопсидом в целом не приводит к увеличению уровня апоптоза в культуре клеток по сравнению с контролем, — сказал один из авторов, постдок НИТУ «МИСИС» Раджан Чоудхари.
Молодая международная научная команда – Инна Булыгина и Раджан Чоудхари
«Мы предложили простой метод извлечения чистого диоксида кремния из рисовой шелухи. В процессе испытаний мы показали, что полученный таким способом материал не ухудшает жизнеспособность контактирующих с ним клеток», — добавил руководитель iPhD «Биоматериаловедение» НИТУ «МИСиС», к.ф.-м.н Фёдор Сенатов.
Процесс обработки материала в лабораторной печи
В настоящее время разработчики пошли дальше и изучают возможность воспроизведения архитектуры нативных тканей путем изготовления скаффолдов с использованием аддитивного производства.
Меня радует, что в эм… смутные времена позитивное и созидательное начало имеет место быть – тем более, когда его результаты вырастают в буквальном смысле из отходов. Прямо Анна Андреевна вспомнилась – “Когда б вы знали, из какого сора…
Автор: Дина
Источник: https://habr.com/
