Ученые предложили для имплантатов наполнитель с высокой биоактивностью
Новый наполнитель костных 3D-каркасов имплантатов (скаффолдов) на основе силиката кальция был исследован международным коллективом ученых с участием специалистов НИТУ МИСиС, сообщает 26 января пресс-служба университета.
Исследование установило, что материал на основе полилактида и волластонита препятствует образованию биопленки бактерий на поверхности каркаса имплантата и может применяться для имплантатов малонагруженных костей, например, черепа.
Результаты проделанной работы ученые представили в статье «Механические, структурные и биологические характеристики 3D-печатных каркасов из полилактида/волластонита», опубликованной в журнале Polymer.
Поле применения биополимеров в медицине в последнее время значительно возросло. Одной из областей использования таких полимеров является разработка и производство скаффолдов для реконструктивной хирургии.
На скаффолдах-каркасах происходит восстановление поврежденной при травме или из-за болезни костной ткани. Чтобы не произошло отторжение такого каркаса организмом, скаффолды предварительно заселяют клетками пациента.
Поэтому материалы для таких каркасов должны быть биологически совместимыми с организмом человека, а также способствовать процессу регенерации ткани и обладать антибактериальной активностью для предотвращения воспаления.
Ученые под руководством директора НОЦ биомедицинской инженерии МИСиС Фёдора Сенатова и Раджана Чоудхари из Рижского технического университета провели исследование свойств двух видов костных скаффолдов, предварительно изготовленных методом 3D-печати из композиционных материалов на основе полилактида и волластонита (PLA/Wol) и полилактида и гидроксиапатита (PLA/HAp).
Исследовались механические характеристики напечатанных каркасов, возможность их заселения мультипотентными мезенхимальными стромальными клетками (ММСК), приближенными к клеткам костной ткани, а также антибактериальная активность скаффолдов в условиях, сопоставимых с условиями в организме.
Ученые установили, что значительное влияние на прикрепление микробных клеток к поверхности оказывает химический состав скаффолдов. Соавтор работы, сотрудник НОЦ биомедицинской инженерии МИСиС Владислав Львов рассказал о результатах исследования:
«Скаффолды на основе PLA/Wol показали более низкие механические характеристики по сравнению со скаффолдом PLA/HAp. В то же время волластонит препятствовал образованию биопленки бактерий кишечной палочки, а ММСК были колонизированы на поверхности».
Таким образом, выполненное исследование подтвердило бактерицидные и цитосовместимые свойства волластонита, который может стать альтернативным наполнителем для композиционных материалов на основе полимеров при изготовлении скаффолдов по технологии 3D-печати.
Такие скаффолды могут с успехом применяться в восстановительной хирургии как имплантаты для малонагруженных костей, например, черепа, поэтому научная группа продолжит исследования и испытания предложенного материала.
