Российские ученые занимаются поиском оптимального полимера для эндопротезирования

Ученые Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого, Санкт-Петербургского государственного технологического института и Национального медицинского исследовательского центра имени В. А. Алмазова экспериментально изучили физические и химические свойства ряда полимеров, сертифицированных для медицинского использования. Это один из этапов работы над созданием оптимального материала для эндопротезирования, который обладал бы биосовместимостью и практически полной идентичностью человеческой кости.

Сейчас в большинстве случаев во время хирургических операций по замене суставов используют прочные, биосовместимые титановые сплавы, однако такие изделия могут вызывать разрушение ткани точках контакта кости и имплантата. На смену титановым сплавам приходят полимеры, позволяющие создавать максимально подходящие каждому конкретному пациенту состав непосредственно возле операционного стола.

В инженерной школе «Цифровой инжиниринг» СПбПУ сформирована научная группа с целью поиска идеального состава биосовместимого и прочного реактопласта для эндопротезирования, сообщает пресс-служба Министерства науки и высшего образования РФ,

«Подобные материалы в разы ускорят и удешевят процесс изготовления протеза: смешать состав и изготовить имплантат можно будет непосредственно возле операционного стола. Однако, когда речь идет о полимерах для медицинского применения, нужно учитывать множество важных характеристик: как изготовление имплантата отразится на его химических и физических свойствах, каков будет иммунный ответ организма на инородный объект, сможет ли имплантат пройти процесс остеоинтеграции. Наконец, как поведет себя имплантат с течением времени», — поясняют разработчики.

Ученые взяли несколько биосовместимых полимеров и изучили их поведение при различных внешних воздействиях. Экспериментальные образцы напечатали на промышленном 3D-принтере. Поскольку 3D-печать происходит под воздействием высоких температур, ученые исследовали их влияние на свойства материала. Также образцы изучали с помощью инфракрасной спектроскопии, дифференциальной сканирующей калориметрии, рентгеновской дифракции и других методов. Особое внимание уделили взаимодействию образцов с жидкостями, для этого образцы на длительное время погружали в плазму крови и дистиллированную воду.

«Мы подвергли полученные образцы механическому воздействию, охладили в жидком азоте ниже температуры стеклования и изучили изображения поперечного сечения методом сканирующей электронной микроскопии. Это позволило измерить возникшие в материале поры в результате 3D-печати, а также идентифицировать реологическое поведение исследуемых материалов. Реализация открытой пористой структуры в будущем позволит обеспечить остеоинтеграцию, то есть прорастание кости в имплантат. Вместе с тем мы изучили ИК-спектры, провели дифференциальный термический анализ и термогравиметрические исследования, определили кривые охлаждения методом дифференциальной сканирующей калориметрии и выполнили рентгеноструктурный анализ структуры исследуемых образцов», — рассказал старший научный сотрудник Илья Керестень.

После подбора оптимального состава ученые планируют приступить к опытам на животных. Проект поддержан Министерством науки и высшего образования РФ, результаты исследования опубликованы в журнале Materials Physics and Mechanics.

А у вас есть интересные новости? Поделитесь с нами своими разработками, и мы расскажем о них всему миру! Ждем ваши идеи по адресу news@3Dtoday.ru