Lai risinātu dažādas problēmas, tostarp nelaimes gadījumu un vēža ārstēšanas sekas, kā arī veiktu kosmētiskus uzlabojumus, pasaulē katru gadu tiek veiktas vairāk nekā 4,5 miljoni rekonstruktīvas ķirurģiskas operācijas. Globālās saslimstības datu analīze liecina, ka aptuveni 1,71 miljardam cilvēku visā pasaulē ir muskuļu un skeleta sistēmas slimības. Kaulaudu ārstēšanai un aizvietošanai ir nepieciešami efektīvi biomateriāli. Kaulaudu unikālās īpašības, tos veidojošās fāzes un to strukturālā mijiedarbība dažādos hierarhijas līmeņos ir ļoti sarežģīta. Tāpēc atdarināt dabīgos kaulaudus un iegūt biomateriālus, kuru īpašības būtu salīdzināmas ar dabīgajiem kauliem, ir sarežģīti. Šā iemesla dēļ alotransplantāts joprojām ir “zelta” standarts ar kaulaudiem saistītu slimību ārstēšanā. Alotransplantātiem ir vairāki trūkumi, tāpēc ir liela nepieciešamība pēc sintētiskajiem materiāliem, kas ir līdzīgi dabīgajam kaulam. Kauls ir nanokompozītmateriāls, kas sastāv no neorganiskās un organiskās fāzes. Neorganisko fāzi galvenokārt veido kalcija fosfāts (CaP), savukārt organisko fāzi galvenokārt veido kolagēns. Kaulu neorganiskā fāze veidojas procesos, kas saistīti ar šūnu mitohondrijiem. Šo procesu rezultātā vispirms veidojas amorfais kalcija fosfāts (AKF), kas kolagēna klātbūtnē transformējas uz vāji kristāliskā apatīta (Ap) fāzi. Mitohondrijos AKF ir saistīts ar organisko savienojumu, kas regulē starpfibrilāro kolagēna mineralizāciju. Organisku savienojumu sānu grupas (karboksilgrupas vai hidroksilgrupas) var mijiedarboties ar CaP virsmu. Organiskie savienojumi var aizkavēt AKF kristalizāciju un transformāciju uz Ap, kavējot kristalizācijas centru veidošanos un augšanu, un tiem ir būtiska nozīme starpfibrilārajā kolagēna mineralizācijas procesā. Šī promocijas darba mērķis ir izstrādāt mazas organiskās molekulas (MOM) saturošus AKF un tos saturošus hidrogelus, kas būtu lietojami kaulaudu reģenerācijā. Pētījumos tika izmantotas piecas MOM, kas dabīgi sastopamas arī mitohondrijos. Šīm MOM ir liela nozīme kaulaudu atjaunošanā, un tām ir dažādas funkcionālās grupas. Promocijas darba primārais mērķis bija izstrādāt sintēzes metodi MOM saturošu AKF iegūšanai un analizēt MOM ietekmi uz AKF īpašībām – daļiņu izmēru, morfoloģiju, patieso blīvumu, īpatnējo virsmas laukumu (ĪVL), kristalizācijas kinētiku, kā arī citosaderību. Pēc tam sintezētie MOM saturošie AKF tika izmantoti kā neorganiska pildviela organiskā matricā, veidojot nanokompozītus. Nanokompozītbiotinte tika iegūta, pievienojot MOM saturošus AKF kā neorganisku pildvielu algināta dialdehīda-želatīna (ADA-GEL) organiskajai matricei. Citrātu saturošais AKF (AKF_CIT) bija efektīvākā pildviela izdrukāto konstrukciju strukturālās integritātes nodrošināšanai. Pēc tam, izmantojot ķīmisko šķērssaistīšanu, tika izstrādāts viena tīkla (VT) nanokompozīthidrogels, kas sastāvēja no želatīna metakrilāta (GELMA) un AKF_CIT. Papildus tika izveidots AKF_CIT saturošs poliakrilamīda (PAM) – Pluronic P123 (P123) – GELMA dubulttīkla (DT) nanokompozīthidrogels. Vispirms tika izvērtēta P123 ietekme uz PAM-GELMA hidrogela mehāniskajām īpašībām, pēc tam tika analizēta AKF_CIT ietekme uz PAM-GELMA-P123 hidrogelu mehāniskajām un reoloģiskajām īpašībām, kā arī novērtēts to formas atmiņas efekts. Visi promocijas darba izstrādes gaitā iegūtie AKF un AKF saturošie hidrogeli ir citosaderīgi, kas liecina, ka potenciāli tos var izmantot kaulaudu reģenerācijai.