Наночастицы в два раза ускорили заживление глубоких ран

Ученые разработали гель на основе наночастиц оксида церия и природного коллагена, ускоряющий заживление сложных ран. В экспериментах на лабораторных животных средство ускорило восстановление кожи более чем в два раза. Такой эффект объясняется антиоксидантными и противовоспалительными свойствами материала. Разработка поможет лечить хронические и долго не заживающие раны, возникающие, например, у пациентов с диабетом и сильными ожогами.

Как коллаген действует на заживление ран

Ученые из Первого Московского государственного медицинского университета имени И.М. Сеченова с коллегами синтезировали наночастицы на основе оксида церия (мягкий, пластичный редкоземельный металл серебристого цвета), ускоряющие заживление ран. Большинство подобных наноматериалов склонны слипаться в крупные агрегаты и из-за этого терять активность. Чтобы избежать этого эффекта, исследователи покрывали наночастицы полимерной оболочкой.

Как пояснили ученые, некоторые раны, обширные ожоги и трофические язвы крайне долго заживают. Особенно тяжело лечить подобные повреждения тканей у пациентов с сахарным диабетом и заболеваниями сердечно-сосудистой системы, которые становятся все более распространенными из-за старения населения. Поэтому исследователи разрабатывают препараты, способные ускорить регенерацию. А коллаген — вещество, окружающее и поддерживающее клетки соединительных тканей, — уменьшает тяжесть воспаления и активирует белки, участвующие в заживлении ран. Однако его действия недостаточно для быстрого и эффективного заживления, поэтому исследователи ищут способы улучшить его свойства.

В новой работе специалисты выдвинули гипотезу о том, что коллаген и наночастицы усиливают регенеративный эффект друг друга. Поэтому авторы предложили объединить наночастицы оксида церия с коллагеном в гелевую структуру, которая не только стабилизирует частицы и предотвращает их слипание, но и усиливает лечебный эффект. Авторы создали образцы геля с разным соотношением компонентов, чтобы определить наиболее эффективный состав.

— Коллаген и наночастицы оксида церия дали синергетический эффект, усилив полезные свойства друг друга. Так, коллаген в составе материала выступает матрицей для роста клеток, а наночастицы оксида церия борются с воспалением, защищают клетки от окислительного стресса и стимулируют их рост и деление. Мы уверены, что у нашей разработки большие практические перспективы: она поможет лечить хронические раны при диабете, тяжелые ожоги и другие серьезные повреждения тканей, — рассказала заведующая лабораторией науки о жизни Первого МГМУ имени И.М. Сеченова Екатерина Силина.

Само исследование проходило так. Сначала ученые испытали полученные составы на фибробластах — клетках, участвующих в заживлении ран. Для этого клетки помещали на кусочки геля на трое суток. Эксперимент показал, что наиболее эффективные образцы ускоряют метаболизм (обмен веществ) и рост фибробластов на 42–50%.

Затем участники исследовательского коллектива совместно с коллегами из Курского государственного медицинского университета протестировали разработку на лабораторных животных со смоделированными глубокими кожными ранами. Авторы сравнили три группы крыс: первой на раны нанесли коллаген-наноцериевый гидрогель, второй — применяемый в клинической практике препарат декспантенол (мазь, ускоряющая обновление клеток), а у животных из третьей группы раны заживали самостоятельно.

Спустя две недели наблюдений площадь ран у грызунов, которым повреждения обработали гелем с наночастицами оксида церия, была в два раза меньше, чем у животных, ткани которых восстанавливались самостоятельно или были обработаны декспантенолом. Анализ восстанавливающихся тканей показал, что гель не просто ускоряет заживление, но и улучшает качество регенерации за счет противовоспалительного эффекта.

Перспективы геля с цериевыми наночастицами

В дальнейшем ученые планируют провести исследования на инфицированных ранах со сложным микробным пейзажем, что характерно для военных ран, и в том числе с антибиотикорезистентными микроорганизмами, свойственными для госпитальных инфекций.

— В конечном результате мы стремимся разработать отечественное универсальное регенеративное средство нового поколения, которое откроет новую эру нанофармакологических высокоэффективных лекарственных средств. Мы надеемся, что удастся создать целое направление, которое позволит решить часть медицинских и социальных проблем, — отметила Екатерина Силина.

Коллаген в составе выступает не просто строительным компонентом, но и активным участником терапии, привлекая в рану макрофаги второго типа (клетки, проявляющие противовоспалительную активность), которые заживляют рану, рассказал «Известиям» научный сотрудник Института изучения старения РГНКЦ РНИМУ Михаил Болков.

— Если созданная нашими учеными композиция с наночастицами подтвердит свою эффективность в клинических испытаниях (у людей), то это действительно станет основой для нового класса ранозаживляющих мазей, — сказал Михаил Болков.

Разработок коллагеновых гелей в литературе описано очень много, и сама по себе способность коллагена служить матрицей и носителем различных веществ, включая металлы вроде серебра (протеинаты серебра), давно известна, пояснил руководитель центра превосходства «Персонифицированная медицина» Казанского (Приволжского) федерального университета, член-корреспондент Академии наук Республики Татарстан Альберт Ризванов.

— Новизна этой работы заключается в сочетании привычного биополимера с наночастицами оксида церия, которые обладают уникальными антиоксидантными и противовоспалительными свойствами и в данном исследовании применены в стабилизированной форме, предотвращающей агрегацию частиц. Именно такой комплекс коллагена и наноцериевых частиц, позволяющий добиться синергетического эффекта и более чем двукратного ускорения заживления ран, можно считать новым и научно значимым результатом разработки, — отметил специалист.

В исследовании принимал участие междисциплинарный коллектив ученых из Российского национального исследовательского медицинского университета имени Н.И. Пирогова (Москва), Института медико-биологических исследований и технологий, Курского государственного медицинского университета, Южного федерального университета, Национального исследовательского центра «Курчатовский институт» и Научно-исследовательского института общей патологии и патофизиологии.

Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Biomedicines.

Источник: https://iz.ru/

5.12.2025