Ускорить интеграцию в два раза

Interfax-Russia.ru – Томские ученые нашли способ в два раза ускорить приживаемость в организме имплантов из никелид титана.

© РИА Новости. Павел Лисицын

Сотрудники Томского государственного университета (ТГУ) разработали новую технологию получения биопокрытий для имплантатов из никелид титана, которые снижают риск послеоперационных осложнений и сокращают сроки приживаемости протезов.

"Результаты предварительных исследований показали, что новое покрытие имеет высокую биосовместимость, оно обеспечивает хорошую адгезию (сцепление поверхностей разнородных твердых и/или жидких тел - ИФ) и скорость деления остеогенных клеток, образующих костную ткань", - сообщила заведующая лабораторией сверхэластичных биоинтерфейсов ТГУ Екатерина Марченко.

По ее словам, первые эксперименты показали, что благодаря новому биоактивному покрытию имплантаты интегрируются в организм в два раза быстрее - за 24 дня вместе 48.

В ТГУ уточнили, что в качестве материалов для биопокрытий ученые использовали гидроксиапатит и фосфаты кальция. Их наносили на имплантаты из никелид титана методом плазменно-ассистированного высокочастотного распыления (ВЧ-распыления) порошковых мишеней. В ходе экспериментов ученым удалось подобрать режимы, при которых формируется плотная бездефектная структура и шероховатая поверхность, необходимая для лучшей остеоинтеграции.

Для защиты имплантов от воздействия биологических жидкостей и разрушения из-за интенсивных нагрузок специалисты использовали напыление трехслойного ламината Ti-Ni-Ti с последующим синтезом. От нагрева ламинат превращается в мультислойное градиентное покрытие, которое служит барьером для диффузии кислорода к подложке. Тонкое, но плотное нанокристаллическое покрытие не растрескивается, не препятствует интенсивной деформации сверхэластичной подложки и эффективно защищает ее от агрессивных биологических жидкостей человеческого организма.

"Мы проверяли цитосовместимость напыления с помощью тромбоцитов. Клеточную культуру засевали на обработанные и необработанные образцы и проводили сравнительный анализ. В результате за один и тот же срок на обработанных образцах клетки размножались, а на необработанных - нет, что говорит о большей цитосовместимости обработанных поверхностей", - рассказала Марченко.

В дальнейшем ученые установили импланты с таким покрытием лабораторным крысам с переломами бедренной кости.

"Уже в ранние послеоперационные сроки был достигнут хороший функциональный результат", - уточнили в ТГУ.

Теперь специалистам предстоит отработать созданную технологию, а также детально изучить структуру и свойства биопокрытий, чтобы в дальнейшем подобрать необходимые производственные параметры. Результаты исследований ученые представят в 2024 году.

Лаборатория сверхэластичных биоинтерфейсов Томского госуниверситета создана для решения сложных научных задач в области медицинского материаловедения. Ее сотрудники занимаются фундаментальными и прикладными исследованиями, а также разрабатывают передовые биосовместимые материалы для замещения дефектов тканей человека.

В свою очередь группа ученых из Новосибирского государственного технического университета (НГТУ) НЭТИ разработала технологию изготовления персонализированных имплантатов из биосовместимых титановых сетчатых пластин для операций по восстановлению лицевого и мозгового отделов черепа.

"Это один из наиболее сложных видов операций реконструктивной хирургии, где в основном применяются импортные технологии и материалы (…) На данный момент разработана технология проектирования и производства матриц (элементов, формирующих будущее изделие), используемых для изготовления титановых сетчатых пластин методами пластического деформирования", - сообщила пресс-служба НГТУ.

Также специалисты спроектировали и ввели в эксплуатацию пятикоординатный обрабатывающий центр (многоцелевой станок с числовым программным управлением и возможностью обработки в пяти координатах) для изготовления матриц индивидуальных сетчатых имплантатов.

"Изготовленные на нем прототипы переданы специалистам Федерального центра нейрохирургии в Новосибирске для оценки их работоспособности", - уточнили в пресс-службе университета.

Завершить изготовление всей линейки специализированного оборудования можно будет через полтора года.

"Мы своими силами, обладая необходимыми навыками и компетенциями, можем изготовить такое оборудование. Для выполнения этого проекта объединились несколько кафедр: материаловедения в машиностроении, проектирования технологических машин и технологии машиностроения", - сказал доцент кафедры проектирования технологических машин НГТУ НЭТИ Вадим Скиба.

Исследование проводится в рамках стратпроекта НГТУ по разработке собственной методики проектирования и создания композиционных материалов с сетчатыми структурами мультифункционального назначения (так называемых метаматериалов).

"Метаматериалы - это искусственные материалы, позволяющие конструировать собственные атомоподобные единицы и создавать изделия с беспрецедентно эффективными свойствами. Эти интеллектуальные свойства материалов обусловлены их микроструктурной геометрией", - пояснила руководитель комплексного проекта, профессор кафедры материаловедения в машиностроении НГТУ НЭТИ Аэлита Никулина.

По ее словам, метаматериалы можно применять в различных сферах от высокотехнологичной биомедицины до машиностроения.

Тем временем, коллектив ученых из Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ), Пермского медицинского университета (ПГМУ) и Московского государственного медико-стоматологического университета (МГМСУ) работает над созданием бионического ушного импланта, который позволит восстановить слух и эстетический вид уха.

"Мы разрабатываем конструкцию бионического протеза уха, позволяющего восстановить как костную проводимость звука, так и эстетику утраченного органа. Для этого необходимо свести в единую конструкцию непосредственно протез уха, фиксирующую систему, микрофон, блок обработки звука на базе специализированного цифрового сигнального процессора со встроенными аналого-цифровыми и цифроаналоговыми преобразователями, модуль радиоканала Bluetooth для беспроводного управления и приема внешних аудиосигналов и излучатель звуковых колебаний", - сообщил доцент кафедры автоматики и телемеханики, научный сотрудник лаборатории методов создания и проектирования систем "материал-технология-конструкция" ПНИПУ Игорь Безукладников.

В настоящее время разработанный протез проходит доклинические испытания, в рамках которых ученые определяют наилучшие и эффективные варианты фиксации.