Импланты из наночастиц: российские учёные нашли способ создания материалов для биологически совместимых костных протезов

Учёные из Института химии ДВО РАН, Дальневосточного федерального университета, Тихоокеанского государственного медицинского университета и Тихоокеанского института биоорганической химии ДВО РАН разработали новый способ создания материалов для биологически совместимых протезов. Об этом сообщает журнал Progress in Natural Science: Materials International. Работа поддержана Российским научным фондом.

Российские учёные поставили перед собой задачу разработать доступные биоматериалы для промышленного производства медицинских протезов, в первую очередь — костных имплантатов. В качестве исходного сырья они использовали распространённые дешёвые природные материалы, безопасные для человека, — синтетические порошки и керамику на основе силиката кальция и его биологически активных композитов.

• Клинические испытания имплантатов из полученных биоматериалов
• © Евгений Папынов

По отдельности эти материалы уже применяются в разных сферах хирургии. Порошки — для борьбы с мелкими челюстно-лицевыми дефектами, при наращивании костной ткани и зубном протезировании. Керамика используется в более масштабных операциях — при замене целой кости или сустава.

«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, включая новые и малоизученные», — говорит руководитель проекта, заведующий лабораторией композиционных и керамических функциональных материалов Института химии Дальневосточного отделения РАН (Владивосток) Евгений Папынов.

Авторы исследований как раз нашли способ сделать керамику и порошок силиката кальция активными при введении в организм, но при этом сохранить необходимую структуру и прочность.

Для синтеза порошка использовалась золь-гель технология — она предполагает превращение исходного раствора в порошок из наночастиц. Этот метод хорошо известен в мире. 

Также по теме

«Стратегия реабилитации»: как воображение может помочь в восстановлении двигательных функций

Российские и испанские учёные экспериментально определили, каким образом люди представляют себе движение собственного тела. Благодаря...

Далее из порошка и различных биологически активных добавок синтезировалась керамика. Для этого применялся метод искрового плазменного спекания, который пока что мало изучен.

Использование и совмещение новых технологий обеспечило имплантатам из синтетических материалов необходимую структуру и прочность, им можно задавать нужные характеристики и свойства, отмечают разработчики. 

Кроме того, материалы оказались не только безвредными, но и полностью совместимыми с живым организмом: клетки костной ткани и кровеносные сосуды прорастают внутрь пористой структуры протеза. К тому ж они положительно влияют на метаболизм.

«Мы получаем биологически активный наноструктурированный порошок с заданным составом. И при необходимости превращаем его в плотную керамику нужного размера и профиля», — поясняет Евгений Папынов.

Совместимость материалов с организмом и несложный метод их синтеза являются основными преимуществами разработки, заявляют учёные. Исключительная биологическая совместимость протезов делает их доступными для пациентов любого возраста. Также разработчики отмечают, что при добавлении наночастиц золота и серебра имплантаты приобретают антибактериальные и противовоспалительные свойства.

Учёные уверены, что в ближайшем будущем их имплантаты могут поступить в промышленное производство, а также будут востребованы в области персонализированной медицины.