Скрининг биоматериалов выявил усиленный остеогенный и ангиогенный потенциал покрытий на основе фосфата кальция, легированных марганцем

Синтетические биоматериалы, такие как керамика из фосфата кальция (CaP), — перспективная альтернатива аутологичным костным трансплантатам: их легко производить, они экономически эффективны и по составу близки к минеральному компоненту естественной кости. Однако при восстановлении и регенерации костной ткани они часто уступают биологическим аналогам, что указывает на необходимость дальнейшей оптимизации. Введение неорганических добавок — перспективный способ улучшить свойства синтетических биоматериалов, сохранив их синтетическую природу. В этой работе была создана библиотека покрытий из карбонатсодержащего апатита с неорганическими добавками — меди, магния, марганца, стронция и цинка. На покрытия высевали мезенхимальные стволовые клетки человека. Среди материалов выделилось покрытие CaP с высоким содержанием марганца (1000 мкМ; CaMnP1000), которое вызывало более выраженный остеогенный ответ в мезенхимальных стволовых клетках человека. Это оценивали с помощью мультиплексного анализа белков, включавшего маркеры остеогенеза, ангиогенеза и воспаления. По сравнению с контрольной группой повышались уровни остеопонтина, костного морфогенетического белка 2, матриксной металлопротеиназы 13 и тенасцина C, а также уровни мРНК, связанных с ранней и поздней экспрессией остеогенных генов RUNX2, BMP2 и OCN. У мезенхимальных стволовых клеток человека на CaMnP1000 также усиливались ангиогенные свойства: повышались уровни фактора роста эндотелия сосудов A и ангиопоэтина 1. Кондиционированная среда этих клеток стимулировала образование эндотелиальной сети клетками эндотелия пупочной вены человека. Повышенная экспрессия интерлейкина 6, гранулоцитарно-макрофагального колониестимулирующего фактора и фактора некроза опухоли α у клеток на CaMnP1000 указывает на возможное влияние материала на воспалительный ответ. Результаты свидетельствуют об усиленном остеогенном и ангиогенном потенциале CaMnP1000 и о возможном влиянии этого покрытия на воспаление. В дальнейшем необходимо изучить лежащие в основе этих эффектов механизмы и терапевтический потенциал фосфатов кальция, легированных марганцем, для заживления костной ткани.