Нанокомпозит с лимонной кислотой ускоряет заживление тканей у животных

Нанокомпозит, созданный на основе фосфата церия и лимонной кислоты, продемонстрировал способность активировать процессы восстановления кожи и оказался безопасным при длительном применении на ранах у животных. Наиболее эффективные нанокристаллы имели размеры около 5 × 20 нанометров, а в тканях, заживающих с использованием этого материала, признаки перестройки рубца проявлялись быстрее, чем в контрольной группе. Об этом пишет сайт Новая Наука.

Разработка была осуществлена группой ученых, включающей специалистов из Сеченовского университета, Пироговского университета, Курского государственного медицинского университета, Ярославского государственного университета и НИТУ МИСИС. Исследователи синтезировали наночастицы ортофосфата церия и стабилизировали их с помощью цитрата, производного лимонной кислоты. В результате было получено четыре варианта материала с различными соотношениями компонентов.

Лимонная кислота в данной системе играет важную роль не только как пищевая добавка E330, но и как агент, связывающий ионы церия, что позволяет контролировать формирование и размеры нанокристаллов. Это критически важно для медицинских наноматериалов, так как стабильные размеры и свойства частиц обеспечивают предсказуемость их биологического действия.

Полученные нанокомпозиты представляли собой частицы фосфата церия шириной от 3 до 10 нанометров и длиной от 15 до 40 нанометров. Исследования показали, что изменения в соотношении церия и лимонной кислоты существенно влияют на биологические свойства материала. Три варианта проявляли антиоксидантную активность, причем у составов с меньшим содержанием лимонной кислоты она превышала активность аскорбиновой кислоты в экспериментальной системе. В то же время образец с наибольшим содержанием лимонной кислоты проявлял прооксидантные свойства.

Антиоксидантный эффект важен для лечения повреждений кожи, так как избыток активных форм кислорода может поддерживать воспаление и препятствовать нормальному восстановлению тканей. Дополнительные эксперименты на клеточных культурах подтвердили биосовместимость материала и его способность стимулировать метаболическую активность и размножение человеческих фибробластов, которые участвуют в восстановлении поврежденной кожи.

Наиболее перспективным оказался состав Ce:0.5CA, где массовое соотношение нитрата церия и лимонной кислоты составляло 1:0,5. Его безопасность была дополнительно проверена на мышах и крысах. Однократное введение животным в дозах до 50 мл на килограмм массы тела и нанесение на неповрежденную кожу не вызвало токсических эффектов или гибели животных.

Отдельный эксперимент был проведен на 16 крысах с полнослойными ранами кожи размером 1 × 1 сантиметр. Нанокомпозит наносили на поврежденную область ежедневно в течение месяца. Исследователи не обнаружили значительных негативных изменений в состоянии животных, показателях крови и внутренних органах по сравнению с контрольной группой. Раздражение кожи и окружающих тканей также не наблюдалось.

К концу эксперимента раны зажили как у животных, получавших нанокомпозит, так и в контрольной группе. Однако микроскопическое исследование тканей показало различия в структуре сформировавшегося рубца. У животных, получавших материал, отмечались признаки более раннего перехода к перестройке соединительной ткани, а у половины из них сформировались зачатки придатков эпидермиса. Эти изменения рассматриваются как признаки регенеративного действия материала.

Разработчики также создали вариант нанокомпозита на основе фосфата церия, лимонной кислоты и производных целлюлозы, который может включать метронидазол — антибактериальный препарат. Целлюлозная матрица служит каркасом для наночастиц и может быть использована для доставки дополнительных лекарственных веществ. Размеры кристаллов в этой работе варьировались от 3 до 6 нанометров в ширину и от 15 до 200 нанометров в длину в зависимости от состава.

На данный момент разработка находится на доклинической стадии. Полученные результаты не означают, что материал уже готов к применению для лечения ожогов, язв или инфицированных ран у людей. Более того, авторы исследования подчеркивают, что эффективность нанокомпозита при лечении острых и инфицированных ран еще предстоит проверить в будущих экспериментах.

Исследование опубликовано в журнале International Journal of Molecular Sciences.