Углеродные материалы обретают все большую популярность при изготовлении костных имплантатов и эндопротезов, благодаря их биосовместимости с тканями человека. Однако для полной безопасности изделия должны быть стопроцентно стерильными. Эту задачу решили ученые Пермского Национального Исследовательского Политехнического Университета (ПНИПУ), сообщает «Научная Россия».
Исследователям удалось подобрать оптимальный режим обеззараживания перспективного углеродного материала «Углеком-мя» с помощью радиации. Благодаря этому методу имплантаты стерилизуются на 100% и одновременно сохраняют свои прочностные характеристики.
По статистике, возможные инфекционные осложнения после хирургических вмешательств составляют около 5%, что создает определенные проблемы в лечении. Композитный материал «Углеком-мя» обладает высокопористой структурой. Он прочен, совместим с тканями человека и не вызывает аутоиммунных или аллергических реакций. Благодаря интеграции костной ткани внутри имплантата, достигается надежное его сращивание с окружающими тканями.
Для массового использования нового материала необходимо правильно выбрать метод обеззараживания от патогенных микроорганизмов, чтобы исключить возможность инфекционных осложнений. Для каждого материала обычно подбирается наиболее эффективный способ обеззараживания. Для «Углеком-мя» традиционные методы, такие как сухой жар или использование специальных растворов и газов, недостаточно эффективны, так как не обеспечивают полную стерильность внутренней поверхности пор.
По словам Владимира Онискива, кандидата технических наук, доцента кафедры «Вычислительная математика, механика и биомеханика» ПНИПУ, облучение радиацией остается практически единственным эффективным способом обеззараживания углеродных имплантатов. При этом необходимо выбрать такую дозу облучения, которая не ухудшит механические свойства материала. Это особенно важно для имплантатов, используемых для заполнения костных полостей в опорных сегментах скелета, например, в бедренной кости.
Ученые провели эксперимент, изготовив 12 образцов композита и заразив их различными штаммами бактерий. Один образец не подвергался радиации, а другие — были облучены. Эксперименты показали, что рост микроорганизмов был зафиксирован только на необлученном образце, в то время как на остальных образцах бактерий не было. Ученые сделали вывод, что примененная доза облучения обладает высокой бактерицидной эффективностью и стерилизует углеродные имплантаты на 100%. Учеными была определена оптимальная доза облучения в 2,5 мрад, так как более высокие — могут снизить прочность материала, что нежелательно.
Исследователи считают, что этот углеродный материал будет востребован для широкого применения в медицине в качестве имплантата для замещения костного дефекта.
В декабре 2023 года ученые ПНИПУ получили патент на собственную разработку мази для лечения ран и ожогов на основе альбумина (белка крови) человека. Эксперты отметили эффективность действия мази, простоту и доступность в изготовлении.
Ранее специалисты Пермского национального исследовательского политехнического университета предложили новый способ изготовления персонального протеза путем 3D-печати, и улучшили долговечность изделия, используя углеродные волокна. Особенность этих экзопротезов заключается в подготовке конструкции, соответствующей конфигурации оставшейся части конечности.
