В ТГУ решили проблему преждевременной деградации биоразлагаемых имплантатов
Проблему слишком быстрой деградации биоразлагаемых имплантатов на основе магния решили за счет подбора нового состава сплава и специального покрытия специалисты лаборатории сверхэластичных биоинтерфейсов Томского государственного университета (ТГУ), 20 сентября сообщает пресс-служба вуза.
Имплантаты, изготовленные по новой технологии, были успешно протестированы на кроликах. Эксперименты продемонстрировали, что восстановительный этап у подопытных животных прошел без осложнений.
Результаты проведенных исследований ученые представили в статье «Влияние времени воздействия электролита на структуру, состав и биосовместимость покрытий микродугового оксидирования на сплавах Mg — Ca — Zn», опубликованной в журнале Surface and Coatings Technology (Q1).
Магний и сплавы на его основе обладают хорошей биосовместимостью и необходимыми физико-механическими свойствами для изготовления имплантатов, считаясь одними из наиболее перспективных материалов для восстановления дефектов костной ткани. При множестве плюсов проблемой является их деградация.
Научный сотрудник лаборатории сверхэластичных биоинтерфейсов ТГУ Арина Шишелова рассказала о задаче, которую они решали в своей работе:
«Проблемой использования магния в медицине является биодеградация, которая приводит к потере механической целостности имплантата до формирования костной ткани. Эффективным решением этой задачи является сочетание специального покрытия, полученного методом микродугового оксидирования, и легирования — введения в металлы и сплавы добавок, придающих им нужные физические и механические свойства».
Исследователи подобрали оптимальный для имплантатов состав сплава Mg-Ca-Zn, а материаловеды ТГУ изучили структуру этого сплава. Оценка его гистосовместимости сначала проводилась in vitro — на клеточных культурах. Следующим этапом стала проверка материала in vivo — специалисты Уральского медицинского университета (Екатеринбург) установили кроликам цилиндрические имплантаты из этого сплава диаметром два миллиметра.
Эксперименты доказали высокую биосовместимость материала. У прооперированных лабораторных животных в течение первых 28 дней после имплантации полностью отсутствовали гнойно-воспалительные осложнения. Этот период является контрольным, так как именно в это время наблюдается наибольший риск развития послеоперационных осложнений.
Исходя из результатов исследований и существующего большого научного опыта в области создания медицинских материалов, ученые ТГУ разработали конструкции имплантатов с контролируемой скоростью биодеградации.
Такие имплантаты могут применяться в травматологии, ортопедии и челюстно-лицевой хирургии. Наибольшую перспективу имеет применение этих биоразлагаемых конструкций для восстановительного лечения детей, так как в этом случае процесс взросления не потребует проведения повторных операций для извлечения имплантата, избавив при этом ребенка от стресса.
Кроме новых материалов для восстановительной хирургии и технологий их создания, ученые ТГУ разработали универсальный метод, позволяющий подбирать физические характеристики имплантата под особенности ткани пациента. Также ими был создан атлас, классифицирующий материалы и биоткани, который значительно упрощает работу материаловедов и хирургов.
