Ученые Пермского Политеха создали имплантаты, которые приживаются в 2-3 раза быстрее аналогов
Ученые Пермского Политеха разработали биосовместимые ячеистые имплантаты челюстно-лицевых костей. Изделия из титанового сплава созданы с помощью лазерного плавления и по свойствам максимально повторяют костную ткань человека. Живые клетки прорастают в ячейки в 2-3 раза быстрее, чем у аналогов с более плотной структурой.
Результаты работы исследователи опубликовали в научных журналах. На
изобретения они совместно с учеными из ПГМУ им. Вагнера получили два патента.
– Титановые сплавы часто применяют в области биомедицины. Имплантаты на их
основе обладают высокой прочностью, низкой жесткостью и необходимой
макропористостью. Именно это свойство обеспечивает то, что костные клетки и
сосуды эффективно прорастают в изделие. Титановые сплавы не отторгаются
организмом и не подвержены коррозии, поэтому с помощью имплантатов из них можно
быстро восстановить дефекты костных тканей. Однако пока не изучено их поведение
в реальных условиях человеческого организма, – рассказывает автор разработки,
старший преподаватель кафедры «Инновационные технологии машиностроения»
Пермского Политеха Полина Килина.
Пермские ученые провели комплексное исследование: они спроектировали
геометрию имплантата, разработали технологию его создания и задали необходимые
физико-механические свойства. Конструкции с ячейками диаметром 2‒3 мм и
макропористостью 90-97 % обеспечили ту же прочность и модуль упругости, как у
костной ткани. Клинические испытания на лабораторных животных позволили оценить,
насколько быстро имплантат «заселили» живые клетки.
– С помощью 3D-моделирования и лазерного плавления мы разработали имплантаты из
титанового сплава Ti6Al4V. Геометрическая форма с ячейками обеспечивает
ускоренное прорастание костной ткани в изделие и надежно его фиксирует. По
сравнению с аналогами с мелкопористой структурой, восстановление костной ткани с
нашим имплантатом происходит в 2‒3 раза быстрее, – поясняет исследователь.
Такого эффекта позволила достичь макропористость изделия. «Сцепление» также
обеспечили специальные частицы на поверхности имплантата, которые увеличили
площадь контакта живых клеток и конструкции. Размер пор позволил сформироваться
сети кровеносных сосудов, которая снабжает костные ткани питательными
веществами.
Клинические испытания на животных провели в лаборатории кафедры
челюстно-лицевой хирургии ПГМУ им. Е.А. Вагнера. Ученые выяснили, что активное
прорастание тканей в ячейки началось уже через 2 недели, а полное приживление
конструкций произошло через 4‒9 месяцев.
В дальнейшем исследователи планируют провести клинические испытания по
вживлению имплантатов людям.