Наноструктурированные поверхности обманывают врожденный иммунитет

Покрытие поверхности имплантатов (например, нового тазобедренного сустава или кардиостимулятора) наноразмерными металлическими частицами снижает риск отторжения. Исследователи из Гётеборгского университета (Швеция) объяснили причину: такие поверхности «обманывают» врожденную иммунную систему. Результаты опубликованы в International Journal of Nanomedicine.

«Активация врожденной иммунной системы организма — одна из самых частых причин отторжения имплантата», — поясняет профессор Ханс Элвинг. — «Теперь мы можем показать, почему организм легче интегрирует имплантаты с наноструктурированной поверхностью, чем с гладкой».

Метод и структура поверхности

Ученые использовали уникальный метод для создания наноструктур на золотых поверхностях. Они создавали золотые частицы диаметром всего 10–18 нм и прикрепляли их к абсолютно гладкой золотой поверхности на строго регулируемом расстоянии. Результат напоминает миниатюрную булыжную мостовую.

Принцип «обмана» иммунитета

Такая «булыжная» поверхность снижает активацию важных компонентов врожденной иммунной системы. Несколько задействованных белков имеют размер, сопоставимый с этими наноразмерными «булыжниками». Поэтому, попадая на такую поверхность, белки не меняют свою конформацию. Это повышает способность организма интегрировать инородные объекты (имплантаты, кардиостимуляторы, капсулы с лекарствами) в собственные ткани и снижает риск локального воспаления.

«Возможно, врожденная иммунная система запрограммирована реагировать именно на гладкие поверхности, потому что они не встречаются в организме естественным образом», — предполагает Элвинг. — «Некоторые бактерии, напротив, имеют совершенно гладкую поверхность».

Перспективы применения

Современные нанотехнологии позволяют легко и недорого модифицировать поверхность имплантатов и капсул, но до применения в медицине на людях пройдет еще несколько лет. Сейчас внимание сосредоточено на кастомизации титановых имплантатов.

«Мы разработали градиентную поверхность с разной упаковкой "булыжников", которая, как мы считаем, может использоваться для костных имплантатов», — говорит Элвинг. — «Кость очень твердая снаружи, но становится мягче внутри. Поэтому хороша твердая интеграция на поверхности и более мягкая — под ней. Мы предполагаем, что можем создавать титановые винты, которые плотнее у головки, чтобы они лучше срастались в верхней части. Такая кастомизация — будущее».

Исследования врожденного иммунитета были отмечены Нобелевской премией по физиологии или медицине в этом году.