Открытие наношипов яичной скорлупы может улучшить операции по восстановлению связок

Исследователи изучили, как куриное яйцо получает свою твердую внешнюю оболочку, надежно прикрепленную к мягкой внутренней поверхности, и считают, что это открытие может улучшить реконструктивные операции, такие как восстановление разорванных связок, когда хирургам приходится объединять мягкие и твердые материалы.

Скорлупа птичьих яиц просто невероятна: всего за 20 часов получается полностью сформированная, высокоорганизованная и кальцинированная структура из пучка органических волокон.

Твердая скорлупа выполняет защитную функцию, но внутри яйца она прикреплена к влажной волокнистой оболочке, что придает ему прочность. (Тонкую внутреннюю мембрану можно увидеть, если очистить скорлупу сваренного вкрутую яйца.)

Теперь исследователи из Университета Макгилла в Канаде использовали передовые методы визуализации, чтобы изучить, как мягкая мембрана яйца прикреплена к твердой скорлупе, надеясь использовать эту информацию для улучшения хирургических реконструктивных процедур, которые требуют прикрепления мягких влажных волокон к твердым материалам.

«До сих пор никто не задумывался о том, как граница раздела между этими двумя очень непохожими веществами, одним из которых является твердая скорлупа, а другим – мягкая волокнистая мембрана, может быть закреплена на наноуровне», — сказал Марк Макки, автор исследования. «То, что мы узнали об этом мягко-жестком интерфейсе, весьма примечательно».

Спортсменам, перенесшим операцию по восстановлению разорванных связок, особенно передней крестообразной связки или ПКС, часто приходится делать дополнительную операцию, поскольку первоначальное прикрепление не удается. Вот с какими трудностями сталкиваются хирурги, прикрепляя что-то мягкое к твердому.

Исследуя куриные яйца, ученые обнаружили, что на стадии развития яйца, перед кладкой, скорлупа посылает минеральные наношипы в мягкие, податливые поверхностные волокна подлежащей мембраны, которая окружает содержимое яйца, будь то яичный белок и желток или развивающийся куриный эмбрион.

Наношипы, посланные из оболочки в мембрану, существенно увеличивают площадь поверхности раздела между материалами, закрепляя мягкое с твердым, предотвращая скольжение волокон внутри оболочки.

Это метод консервации: отслоение мембраны может быть смертельным для растущего эмбриона, может ослабить оболочку и/или допустить попадание патогенных микроорганизмов в яйцеклетку.

Исследователи полагают, что их новое понимание взаимодействия яичной скорлупы и мембраны может привести к созданию новых гибридных композитных материалов, включающих в себя конструкцию минеральных наношипов и новые процедуры для улучшения результатов медицинских и стоматологических реконструктивных операций.

Исследование было опубликовано в журнале iScience.