Российские специалисты ТПУ в составе международной группы разработали метод интеграции графена в костные имплантаты. При этом на их поверхность можно наносить биосовместимые электросхемы. Такая технология открывает путь к созданию «интеллектуальных» протезов, сообщает сайт вуза.
На сегодняшний день в медицине ученые активно работают в направлении создания «умных» имплантов. Такие изделия должны не просто заменить поврежденную костную ткань, но и направленно доставлять лекарства, стимулировать восстановление, а также информировать об изменениях в здоровье пациента и состоянии самого имплантата.Для реализации этого необходимо разработать материалы и устройства, в первую очередь — электропроводящую поверхность имплантата.
Ученые Томского политехнического университета интегрировали электропроводящий графен в титановую пластину с кальций-фосфатным покрытием, чтобы придать материалу свойства электропроводимости. Профессор Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий ТПУ Евгения Шеремет сообщила, что полученный композит продемонстрировал отменную прочность. Он сохранил электрические характеристики после двухчасового истирания песком и нагрузки в 100 тысяч циклов изгиба. Материал не терял электрохимическую стабильность после миллиона импульсных циклов тока.
Ученые также исследовали стабильность композитного покрытия в физиологических условиях, оценивали его биосовместимость. Евгений Плотников, соавтор исследования и доцент Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий ТПУ, рассказал, что в течение недели на поверхности композита культивировали клетки остеосаркомы человека. Биоматериал оказался нетоксичным для клеточных культур. Исследования также показали, что материал сохраняет электрические свойства 3 месяца в условиях сходных со средой человеческого организма. Результаты опубликованы в журнале Applied Materials & Interfaces.
Ученые считают, что новый материал и фундаментальные исследования могут стать основой для разработки «умных» имплантатов. Например, датчик в имплантате сможет отслеживать нагрузку и сигнализировать о деформации или разрушении, помогая врачам корректировать реабилитацию. Включение в имплантат электропроводящих материалов позволит проводить «физиотерапию» с электростимуляцией или нагревом, улучшая кровообращение и ускоряя рост клеток. Ученые в дальнейшем исследуют, способствует ли новый композит быстрейшему заживлению тканей.
В исследовании участвовали сотрудники Инженерной школы, НОЦ Б.П. Вейнберга ТПУ, университетов Китая и Королевского колледжа Лондона. Работа поддержана программой Минобрнауки «Приоритет-2030» и нацпроектом «Наука».
В 2024 году «Росатом» представил биосовместимое покрытие для имплантатов, которое аналогично костной ткани. Свойства покрытия ускоряют заживление после операции.
Ранее ученые МИСИС разработали новое покрытие для имплантатов, предотвращающее инфекции после операций, которое активируется рентгеном.
Фото: www.freepik.com.
