В России создали максимально похожие на натуральную кость имплантаты

Vincent Liévin/Wallonia

Ученые придумали метод синтеза биоматериалов из порошков и керамики на основе силиката кальция и его композитов. Полученные из этих веществ имплантаты по структуре и свойствам похожи на натуральную кость, за счет чего могут стимулировать ее рост. Статья исследователей опубликована в журнале Progress in Natural Science: Materials International.

Биоматериалы предназначены для непосредственного взаимодействия с тканями и клетками организма. Наиболее часто они используются для производства медицинских имплантатов, в том числе костных. Обычно в качестве сырья для их создания используют дешевые и доступные природные материалы, которые затем делают биоактивными. Попадая в организм, такие системы взаимодействуют с костной тканью: стимулируют рост, способствуют миграции, делению и дифференцировке клеток.

К таким материалам существуют жесткие требования. Они должны быть биосовместимы и не вызывать острых реакций отторжения. А при создании искусственной кости нужно иметь в виду то, что она должна сохранять пористую структура. Только тогда клетки костной ткани и кровеносные сосуды смогут прорасти внутрь имплантата. Также необходимо, чтобы материал обладал биологически активными свойствами, мог влиять на физиологические процессы в организме. При этом его компоненты не должны конкурировать между собой во внутриклеточных реакциях и препятствовать росту костей.

«Обычный протез из силиката кальция, который будет инертен в организме, получить довольно просто. А для того чтобы сделать его биологически активным, надо применять специальные технологии, которые не так просты, как кажется», — отмечает руководитель проекта, заведующий лабораторией композиционных и керамических функциональных материалов Института химии Дальневосточного отделения РАН Евгений Папынов.

Ученые из ДВО РАН, Тихоокеанского государственного медицинского университета и ДВФУ, поддержанные грантом Президентской программы исследовательских проектов Российского научного фонда, предложили новые синтетические материалы на основе силиката кальция. Их преимущество в том, что при их производстве можно задавать нужные характеристики и свойства — тогда керамика и порошки примут любую форму и размер. По отдельности составляющие нового материала используются в разных сферах хирургии. Порошки применяют для борьбы с мелкими челюстно-лицевыми дефектами, при наращивании костной ткани и зубном протезировании. А керамика способна выдерживать значительные нагрузки и применяется, например, при замене целой кости или сустава.

Исследователи нашли способ перевода керамики и порошка силиката кальция в биоактивное состояние при введении их в организм, сохраняя при этом структуру и прочность имплантатов. Для создания порошка ученые использовали золь-гель метод. Для этого из исходного раствора создавали коллоидную систему, которую затем переводили в порошок. При работе с керамикой исследователи применяли оригинальную технологию искрового плазменного спекания — синтеза керамики из полученных ранее порошков силиката кальция с разными биологически активными добавками.

Полученные из этих материалов протезы показали исключительную биологическую совместимость, которая позволяет протезировать пациентов любого возраста. Также для костной хирургии это относительно дешевые и доступные биоматериалы из отечественного сырья. В будущем имплантаты могут поступить в промышленное производство, и, наоборот, будут востребованы в области персонализированной медицины.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.

Пресс-релизы о научных исследованиях, информацию о последних вышедших научных статьях и анонсы конференций, а также данные о выигранных грантах и премиях присылайте на адрес science@indicator.ru.