Уникальную биокерамику для восстановления костей создали в Приморье
Ученые из двух университетов Владивостока - ДВФУ и ТГМУ Минздрава России - занимаются разработкой нового типа биологических керамических материалов для костной инженерии, применяя современные технологические подходы. На основе искрового плазменного спекания приморские специалисты собрали прототип биокомпозита в виде костно-керамического матрикса для восстановления крупных дефектов костей. Полученный имплант уже прошел первые испытания, сообщили VladMedicina.ru в ДВФУ.
Как отметили в вузе, при сложных костных операциях до 50% имплантов не вживляются и отторгаются. Поэтому ученые разрабатывают биоактивные биоматериалы, которые активизируют рост костной ткани в живом организме. Это снижает необходимость в последующих хирургических вмешательствах для удаления биоинрентных имплантатов и способствует естественному заживлению костных дефектов.
Ученые из Института наукоемких технологий и передовых материалов ДВФУ предложили новый тип биокомпозитной керамики, обладающей антибактериальными свойствами, которая обеспечивает активацию роста костной ткани и ее глубокое прорастание в имплантат. В качестве эффективного способа формирования керамического каркаса из композитного биопорошка исследователи использовали технологию реакционного искрового плазменного спекания (Spark Plasma Sintering-Reactive Synthesis, SPS-RS). Метод сочетает в себе процессы спекания биопорошка и реакционного синтеза основных химических компонентов в составе биокерамики, представляющих синтетический аналог натуральной костной ткани.
- Предложенный технологический подход дает относительно низкие температуры и короткие циклы синтеза и спекания керамики, что помогает предотвратить рост зерен, обеспечивает высокую плотность и механическую стабильность образцов, а также создает пористые структуры с заданными характеристиками. Использование технологии искрового плазменного спекания для изготовления биокерамики позволяет получить материал с повышенной плотностью, механической прочностью и микротвердостью, а также с определенным уровнем пористости, которая обладает необходимыми биосовместимыми свойствами и антибактериальной активностью. Это важно для эффективной связи между тканью кости и имплантатом, а также регенерации костной ткани при использовании данного импланта, — рассказал кандидат химических наук, заместитель директора по развитию Института наукоемких технологий и передовых материалов ДВФУ Евгений Папынов.
Образцы нового биоматериала имплантировали в мягкие ткани грудной клетки лабораторного животного (новозеландского белого кролика) в области трапециевидной мышцы и широчайшей мышцы спины. За три месяца восстановительного периода у него отсутствовали специфические воспаления, некроз и опухолевые образования. Также ученые доказали, что образцы сохраняют высокую антибактериальную активность при контакте с самыми распространенными возбудителями инфекций. Это значит, что материал абсолютно не токсичен и обладает полной биосовместимостью с организмом, поясняют специалисты.
Следующий шаг ученых - исследование нового состава на основе диоксида титана в составе с биоактивными компонентами роста костной ткани. По словам разработчиков, их биоматериал может быть представлен на рынке в ближайшие пять лет по завершении испытаний и при поддержке профильных медицинских компаний.
Результаты исследования поддержаны комплексно в рамках программы «Приоритет 2030» ДВФУ, гранта Российского научного фонда и опубликованы в журнале Journal of Composites Science.
Фото: q.co.il