Ученые НИТУ МИСИС создают 3D-печатные ортопедические имплантаты для животных

В Национальном исследовательском технологическом университете «МИСИС» создали с помощью аддитивных технологий прототипы имплантатов из полимерного композита для стабильной фиксации суставов, которые смогут со временем безопасно рассасываться в организмах животных. Биорезорбируемый материал позволит избегать повторных операций и в перспективе станет основой для альтернативных решений в ортопедии, сообщает пресс-служба вуза.

Традиционно при артродезе — операции по обездвиживанию сустава для устранения хронических болей у животных с тяжелым поражением суставных тканей — широко применяются металлические конструкции. Для успешного проведения операции необходимо заранее предусмотреть фиксацию сочленяемых костей под определенным углом, который определяется индивидуально и зависит от вида пациента, его состояния, функционала реконструируемой конечности, характеристик костной основы оперируемой области и конкретной клинической ситуации.

Чтобы минимизировать риски осложнений и значительно ускорить реабилитацию, исследователи НИТУ МИСИС разработали экспериментальные образцы имплантатов для артродеза суставов животных. Прототипы созданы с помощью 3D-печати из биорезорбируемого полимера с эффектом памяти формы (ЭПФ), усиленного минеральными наполнителями — гидроксиапатитом и диоксидом кремния. Такая комбинация улучшает прочность конструкции и ее совместимость с костной тканью. ЭПФ позволяет модифицировать исходную форму в соответствии с запланированной конфигурацией и создать функциональный артродез во время операции.

«Композиционные материалы с эффектом памяти формы — одно из инновационных медицинских средств для ортопедии, поскольку они способны обеспечивать качественно более функциональную остеореконструкцию. Поскольку артродез необходим для поддержки восстанавливаемых конечностей, то материал, наряду с биосовместимостью, должен по своим механическим свойствам соответствовать характеристикам трубчатых костей конечностей. Мы надеемся, что такие конструкции помогут ускорить восстановление и снизить риск осложнений у животных после операций», — рассказала магистрантка программы «Биоматериаловедение iPhD» НИТУ МИСИС Полина Качалина.

Материал имплантата рассасывается в теле пушистого пациента после имплантации под влиянием различных физиологически активных факторов. Дополнительная перемычка с эффектом памяти формы способствует точной фиксации сустава в анатомически корректном положении. Это позволяет избегать повторных операций, а также снижает нагрузку на организм и риски развития инфекций.

«Преимущество предлагаемого подхода — в создании индивидуализированных биоинженерных конструкций, чтобы минимизировать хромоту, обеспечить оптимальную сочетаемость неподвижных суставов и зафиксировать их в положении, необходимом для поддержания симметрии опорно-двигательного аппарата», — рассказала профессор Института биомедицинской инженерии НИТУ МИСИС Наталья Анисимова.

Лабораторные исследования in vitro показали, что живые клетки хорошо прикрепляются к поверхности материала, а продукты его распада не оказывают токсического действия. В ближайший год ученые проверят способность экспериментальных образцов к самоустановке в телах животных, проанализируют биосовмеcтимость и эффективность.

Исследование проведено при грантовой поддержке Российского научного фонда.

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.