Российские ученые нашли способ удвоить скорость заживления переломов
рубрика: наука
Удвоить скорость восстановления поврежденных костей с помощью имплантатов, созданных на 3D-принтере, смогли ученые Томского политехнического университета.
По словам ученых, предложенная ими технология нанесения биоактивных покрытий на поверхность имплантатов также отличается заметной экономией времени и ресурсов. Результаты опубликованы в журнал Modern Technologies in Medicine.
Фото: Образцы имплантатов с кальций-фосфатным покрытием
Успехи восстановительной медицины сегодня, по словам ученых, во многом связаны с развитием имплантатов из композитных биоматериалов, имитирующих живые ткани. В отличие от однофазных материалов, имеющих однородную структуру, композиты составлены из элементов с разными химическими и механическими свойствами, благодаря чему они намного точнее воспроизводят функции поврежденных тканей организма.
Наиболее удобная и эффективная технология производства имплантатов – 3D-печать, позволяющая получать изделия, детально учитывающие анатомию пациента. Однако методы нанесения композитных покрытий на такие имплантаты только начинают развиваться.
В новом исследовании ученые ТПУ определили оптимальные структурные параметры титановых имплантатов, производимых с помощью 3D-печати, а также предложили методику их усовершенствования с помощью биоактивного кальций-фосфатного покрытия, которое обеспечивает ускоренное восстановление поврежденных костей.
“Наше покрытие уже успешно применяется во всемирно известном травматологическом Центре Илизарова – имплантаты с ним установлены более чем 400 пациентам от 6 до 50 лет из России, Франции и других стран. Также успешно они используются в ветеринарной практике. По результатам совместных исследований со специалистами Центра до сих пор не наблюдалось ни одного случая отторжения организмом наших имплантатов, а скорость восстановления нормальной структуры костей и мышц благодаря покрытию выросла вдвое”, – рассказал доцент научно-образовательного центра Б.П. Вейнберга ТПУ Сергей Твердохлебов.
Новизна разработки специалистов ТПУ, по их словам, состоит в комбинировании нескольких методов модифицирования материала. Такой подход позволяет персонифицировать имплантаты не только по форме, но и по физико-химическим и биологическим свойствам, что необходимо при лечении сложных патологий и травм.
“В этой работе мы совместили ряд методов: микродуговое оксидирование позволило сформировать на поверхности титана пористое кальций-фосфатное покрытие, затем покрытие пропитали биоразлагаемым материалом, который служит контейнером для лекарств и биоактивных веществ, улучшающих приживаемость имплантата, и, наконец, плазменной обработкой методом магнетронного напыления материалу были приданы оптимальные свойства для разрастания на нем живых клеток”, – объяснил Твердохлебов.
Также ученые ТПУ использовали компьютерное моделирование процесса выхода лекарственных препаратов, размещаемых на имплантате. По словам исследователей, это не только помогает оптимизировать свойства изделия, но и сокращает объем дорогостоящих экспериментов, ускоряя выход новых типов имплантатов на рынок.
Разработки проводятся в рамках Федеральной целевой программы. Индустриальным партнером проекта выступила компания ООО "ОСТЕОМЕД-М". В дальнейшем коллектив планирует развивать технологию биоактивных покрытий титановых и полимерных имплантатов для лечения остеопороза и других сложных патологий костной ткани.
