Российские ученые создали свой метод контроля прочности и безопасности костных имплантов

Коллектив российских ученых решил проблему преждевременного растворения костных имплантов, которые применяются для стимуляции естественного роста живой ткани. Разработка поможет восстановлению пациентов после травм и операций в области мягких и костных тканей, сообщает «АИФ». 

Метод контроля качества костных имплантов создан специалистами Института физики Казанского университета совместно с коллегами из Института металлургии и материаловедения им. Байкова РАН, медиками Сеченовского университета, а также учеными из Румынии и Италии. Для реконструктивной хирургии ученые разрабатывают новые материалы. Одним из них является композит на основе поливинилпирролидона и гидроксиапатита, который подходит для изготовления костных протезов.

Доцент кафедры квантовой электроники и радиоспектроскопии Института физики КФУ Георгий Мамин объяснил, что поливинилпирролидон (PVP) — это биосовместимый полимер, из которого можно сделать имплант, который самостоятельно разлагается в организме и удаляется со временем, исключая необходимость повторной операции для его извлечения. Однако имплант, заменяющий часть кости, может разрушится раньше, чем образуется новая кость. Поэтому PVP комбинируют с гидроксиапатитом, который является одним из основных компонентов костей у млекопитающих. Таким образом, организм, разлагая имплант, одновременно получает материал для формирования новой кости.

Костные фрагменты из подобных материалов печатаются на 3D-принтере. Но крайне важно контролировать составе полимера на наличие вредных примесей, а также, как он соединяется с частицами гидроксиапатита. Для этого ученые разработали метод определения с помощью магнитного резонанса состояние целостности частиц гидроксиапатита при синтезе материала, а также других возможных дефектов.

Как рассказал Марат Гафуров, директор Института физики КФУ, в регенеративной медицине перспективна разработка композитных материалов из биоразлагаемых полимеров и фосфатов кальция. Они обладают необходимыми биологическими и механическими характеристиками благодаря сочетанию таких свойств полимеров, как пластичность, гидрофильность, растворимость и антибактериальных и кровоостанавливающих свойств фосфатов кальция. Из них можно создавать изделия путем 3D и 4D-печати, а также получать пористые композиты и пропитывать их лекарственными препаратами. Такие материалы ускоряют восстановление костной ткани, снижают сроки реабилитации и повышают качество жизни пациентов после операций.

Директор Института физики КФУ отметил важность разработки отечественных методов для практики здравоохранения. «Приборы, принцип работы которых основан на явлении магнитного резонанса, не являются в этом случае исключением. В силу своих уникальных возможностей им в настоящее время нет альтернативной замены. Сейчас, в том числе на базе полученных числовых данных, на кафедре физики молекулярных систем разрабатываются новые приборы магнитного резонанса. В перспективе — новые комплексы для томографии», — сказал Марат Гафуров.

В октябре 2023 года ученые Пермского политеха разработали особые импланты для костей – скаффолды, которые временно заменяют поврежденную костную ткань до ее восстановления. Для этого они подобрали материал, совмещающий качества разных видов костной ткани на основе полилактида, обладающий свойствами биосовместимости.