Имплантаты губчатых костей на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМПЭ) успешно испытаны российскими учёными, как сообщает пресс-служба НИТУ «МИСиС», 100 % вживлённых образцов успешно прижились, информирует «Тихоокеанская Россия», ТоРосс.
Высокоточные имитации структуры костной ткани научились создавать исследователи из Национального исследовательского технологического университета «Московский институт стали и сплавов» (НИТУ «МИСиС») при помощи коллег из Российского онкоцентра имени Н.Н. Блохина и Государственного завода медицинских препаратов. Это дало возможность обеспечивать полную замену костного дефекта, инициировать процессы регенерации костей и сохранить функциональные возможности конечностей. Статья с результатами исследования опубликована в журнале «Materials Science and Engineering».
«В ходе новых экспериментов исследовательская группа смогла изучить структурные и механические характеристики полученных образцов как in vitro, так и in vivo, – отметила ректор НИТУ «МИСиС» Алевтина Черникова. – Благодаря тесному сотрудничеству нашего университета, ведущего онкологического центра России и Государственного завода медицинских препаратов прорывное фундаментальное исследование учёных НИТУ «МИСиС» получило практическое развитие. В частности, результаты экспериментов in vivo позволили определить степень пористости внутреннего слоя и размеры пор, при которых происходит прочная фиксация в костном дефекте путём врастания соединительной ткани в имплантат».
Частичная замена костей, разрушенных из-за онкологических заболеваний, травм или хирургического вмешательства, остаётся важной медицинской проблемой. Только в России ежегодно проводится более 70 тысяч операций по восстановлению целостности повреждённой костной ткани. В мире таких операций проводятся сотни тысяч.
Костная ткань обладает естественной способностью к регенерации, но в случае больших дефектов она может быть недостаточной для полного восстановления кости. Поэтому сегодня для восстановления повреждённой костной ткани применяют различные виды имплантатов. Материалы, используемые для создания костных имплантатов, должны иметь целый ряд специфических свойств: быть биологически совместимыми с организмом человека или животного, обладать высокими механическими свойствами, обеспечивать полную замену костного дефекта и инициировать процессы регенерации костной ткани.
Сверхвысокомолекулярный полиэтилен хорошо подходит под описанные критерии. Например, если говорить о механических свойствах, то по показателю прочность/собственный вес изделия из СВМПЭ превосходят сталь. Поэтому потенциально он очень хорошо подходил для изготовления пористых имплантатов, структура которых точнее всего имитировала бы пористую губчатую костную ткань. Однако чрезвычайно высокая молекулярная масса полимера не позволяет использовать традиционные методы создания пористой структуры (обычно их создают путём вспенивания).
Проблему удалось решить, применив методы твёрдофазного смешивания, термопрессования и промывки в субкритической воде. Таким хитрым способом коллектив российских учёных впервые в мире решил задачу по имитации сложной структуры губчатой костной ткани, создав многослойные СВМПЭ-каркасы (их еще называют скаффолд) со сплошным внешним и пористым внутренним слоем.
«Наш скаффолд состоит из двух слоёв, прочно соединённых друг с другом, – рассказывает о материале руководитель работ, научный сотрудник Научно-исследовательского центра композиционных материалов НИТУ «МИСиС» кандидат технических наук Фёдор Сенатов. – Первый слой сплошной, он имитирует кортикальную кость для обеспечения механической прочности. Внутренний слой имеет поры определённого размера, поэтому может быть колонизирован клетками реципиента, чтобы ускорить срастание с окружающими тканями и обеспечить прочную фиксацию имплантата в зоне дефекта».
По мнению экспериментаторов, перечисленные особенности полученных скаффолдов на основе СВМПЭ открывают большие перспективы для создания биоимплантатов в восстановительной медицине, что и доказали российские учёные в новой серии экспериментов, сообщает Электронное периодическое издание «Научная Россия».