Руски учени разработиха ново поколение порести костни импланти
Време за четене 2 мин.
Руски учени от Томския политехнически университет (ТПУ) съвместно с колеги са разработили ново поколение порести импланти или скефолди, с контролирана порьозност и биоактивно покритие. Те са изработени от титаниева и ниобиева сплав, а структурата им имитира истинска кост.
Обикновените импланти са прекалено твърди и костта около тях отслабва. Новите скефолди разпределят натоварването равномерно, което помага на костната тъкан да расте и да се възстановява. Това намалява риска от отхвърляне и дискомфорт за пациента.
В изследването, с участието на учени от Русия, Румъния, Гърция, Германия и Швеция взеха участие в изследването, е финансирано с грант от Руската научна фондация, а резултатите от работата на учените са публикувани в списание Ceramics International (Q1, IF: 6.1).
Въпреки постигнатия напредък в областта на биомедицинското инженерство, реконструкцията на големи дефекти на костната тъкан остава сериозен проблем в ортопедичната и травматологичната хирургия. Основният проблем със съществуващите имплантационни материали е различната еластичност на изкуствения материал и костната тъкан. В резултат на това имплантът поема основното натоварване, а тъканите около него започват да се разграждат. Този ефект причинява дискомфорт на пациента и може да доведе до загуба на импланта.
„Създадохме скефолди, които имитират порестата архитектониката на костната тъкан по своята структура. Те имат сложна структура по отношение на топологията и микроскопските/макроскопичните си свойства. В същото време всеки елемент от структурата е покрит с биоактивно наноструктурирано високочестотно (HF) магнетронно покритие, чиято цел е да предпази материала от корозия и да осигури съвместимост с тялото“, каза ръководителят на изследването, водещ изследовател в Изследователския център за физически материалознание и композитни материали към TPU Мария Сърменева.
Първо, учените нанесоха биоактивното покритие, използвайки HF магнетронно разпрашване, върху плоски субстрати от предварително синтезирана биосъвместима бета-титанова сплав на базата на системата Ti-Nb (титан и ниобий). Цялостен анализ помогна да се добие представа за морфологията и грапавостта на повърхността, кристалографската структура и текстура, химичния и фазовия състав, омокряемостта и устойчивостта на корозия. След това биоактивното покритие беше нанесено върху скелетата, произведени с помощта на 3D технологии. Пробите бяха подложени на in vitro биологични изследвания, за да се оцени тяхната биосъвместимост.
„Резултатите от in vitro изследвания демонстрираха пряка връзка между съдържанието на ниобий в сплавта и пролиферативната активност на клетъчните култури. Освен това, проби от сплави с повишено съдържание на ниобий (56 атомни процента) и биоактивно покритие осигуриха максималните стойности на остеогенните маркери (отлагане на калций и производство на колаген). Получените данни потвърждават високия потенциал на разработения материал за използване в регенеративното костно инженерство“, каза Ирина Грубова, съавтор на изследването и старши научен сътрудник в Научноизследователския център по физическо материалознание и композитни материали към ТПУ.
Такива импланти могат да направят революция в ортопедичната хирургия, защото операциите ще станат по-безопасни, а възстановяването — по-бързо.
