Двухфотонная точность

Учёные Томского государственного университета разработали оригинальный метод оценки жизнеспособности фибробластов при их контакте с новыми материалами, из которых будут изготавливать остеоимплантаты. Речь идёт об анализе состояния клеток-индикаторов приживаемости костных протезов. Такая экспертиза необходима, чтобы спрогнозировать биосовместимость будущих имплантатов с организмом человека. Именно фибробласты выбраны на роль индикаторов неслучайно: они синтезируют компоненты межклеточного матрикса, включая коллаген.

Как пояснил сотрудник лаборатории лазерного молекулярного имиджинга и машинного обучения ТГУ Виктор Николаев, при создании новых материалов для остеоимплантатов одним из главных показателей нетоксичности и биосовместимости является выживаемость клеточных культур. Есть две стандартные технологии, которые применяются для оценки жизнеспособности клеток организма после контакта с искусственным материалом: микроскопическое исследование с предварительным окрашиванием, которое показывает погибшие клетки, или электронная микроскопия. Оба подхода далеки от совершенства.

Исследователи Томского госуниверситета предложили использовать в качестве инструмента для моделирования состояния живых клеток после контакта с будущим имплантатом двухфотонную микроскопию. Как показали эксперименты, в отличие от прежних двух этот метод позволяет в буквальном смысле заглянуть внутрь клетки и увидеть в ней нежелательные изменения. Таким образом, анализ и прогноз совместимости оказываются более точным. Традиционные технологии этой возможности не дают, при их использовании заметны лишь внешние изменения клетки, в то время как повреждённая клетка под микроскопом может выглядеть вполне жизнеспособной.

- Двухфотонная микроскопия имеет преимущества. Она позволяет не просто увидеть, жива клетка или нет, но и выявить наличие окислительного стресса, снижение метаболизма, оценить её энергетические запасы, - говорит В.Николаев.

Проверяя свою гипотезу, томские учёные в эксперименте наносили фибробласты мышей на костные протезы из пористой керамики. Когда клетка находится на предметном стекле, ей хватает кислорода, и она чувствует себя хорошо. Но фибробласт, помещённый на пористую керамику, может испытывать нехватку кислорода, в результате чего в клетке развивается окислительный стресс. По данному признаку можно понять, будет ли новый материал, предложенный разработчиками костных протезов, пригоден для восстановительной хирургии.

Елена БУШ, обозреватель «МГ»