Новый композитный материал для восстановления поврежденных костей разработали ученые БФУ им. И. Канта. По их данным, разработка ускорит выздоровление и улучшит качество жизни пациентов с костными имплантами. Результаты исследования опубликованы в журнале «Известия высших учебных заведений. Технология текстильной промышленности».
Сегодня ученые во всем мире разрабатывают композитные материалы для восстановления поврежденных костных тканей, которые по своим свойствам максимально соответствуют материалу кости человека.
В отличие от металлов, жесткость которых существенно выше жесткости кости, полимерные композиты соответствуют костным тканям по механическим характеристикам, отметил научный сотрудник НОЦ «Полимерные и композитные материалы SmartTextiles» Балтийского федерального университета (БФУ) им. И. Канта Георгий Молоканов.
«Способность 2,5D каркасов (матриксов), изготовленных из таких композитов, насыщать восстанавливающуюся кость активными компонентами, придает им дополнительную биологическую активность и способность к регенерации. Это означает, что материал импланта быстрее приживается и минимально отторгается организмом человека. Таким образом, создание композитов с заданными свойствами позволяют повысить качество жизни пациентов», — рассказал он.
По его словам, новые композиты для костной инженерии должны объединять несколько компонентов, устраняющих недостатки друг друга. Это позволяет получать материалы с нужными свойствами.
Создание композитов в НОЦ «Полимерные и композитные материалы SmartTextiles»
«Так, полиэфирэфиркетон обладает отличными механическими свойствами, низким влагопоглощением, термостойкостью. Это влияет на продолжительность срока службы импланта, его носимость и необходимость в проведении повторной операции. В свою очередь, биоактивный гидроксиапатит повышает скорость образования новой костной ткани», — пояснил ученый.
Сотрудники научно-образовательного центра «Полимерные и композитные материалы SmartTextiles» БФУ им. И. Канта поставили перед собой задачу получить нетоксичный композитный материал и изучить, как меняются его механические свойства в зависимости от добавления гидроксиапатита в полимерную матрицу.
Для этого они исследовали композиты для 2,5D каркасов с 0,1% и 1% гидроксиапатита (основного минерального компонента костей) в полимерной матрице, изготовленной на основе биосовместимого полимерного материалы полиэфирэфиркетона российского производства. Этот полимер широко используется в черепно-челюстнолицевых операциях и операциях с позвоночно-двигательным сегментом.
«Механические испытания показали, что добавление гидроксиапатита в концентрации 1% приводит к уменьшению относительного удлинения, но повышению прочности и выживаемости клеток. Мы установили, что механические и биологические свойства созданных нами композитов позволят легко встраивать изготовленные из них 2,5D-каркасы в область дефекта кости для ее реконструкции», — сообщил Молоканов.
Сегодня ученые продолжают исследовать созданный ими материал, в будущем они проведут расширенный комплекс эксплуатационных исследований и эксперименты in vivo. На базе НОЦ «Полимерные и композиционные материалы» при инвестиционной поддержке стартап-студии БФУ создан стартап, который занимается продвижением разработанного материала на рынок.