Ученые СФУ создают костные имплантаты из пищевых отходов

Специалисты Сибирского федерального университета научились создавать каркасы для восстановления костей из отходов пищевого производства, например рыбопереработки. Это позволит снизить зависимость от импорта сырья и себестоимость в сравнении с аналогами.

В современной медицине при тяжелых переломах, сопровождающихся раздроблением и потерей участков кости, используются специальные биосовместмые каркасы (скаффолды), помогающие восстанавливать поврежденную ткань. В большинстве существующих в России разработок в этой области используются дорогостоящие зарубежные материалы. Для решения этой проблемы ученые вуза создали собственный цикл производства биополимера, позволяющего создавать медицинские имплантаты из доступного местного сырья, сообщает пресс-служба Сибирского федерального университета.

Основу материала составляют полигидроксиалканоаты (ПГА) — биополимеры, которые производятся специальными бактериями. Уникальность технологии СФУ заключается в возможности использования в качестве питания для бактерий любых органических отходов, содержащих углерод, например отработанный фритюрный жир и отходы рыбопереработки, требующие от производителей дорогостоящей утилизации.

По словам исследователей, они вписали свою разработку в высокотехнологичный процесс биоинженерии. Сначала пациенту делается снимок пострадавшего органа с помощью компьютерной томографии, затем моделируется индивидуальный каркас, подходящий в конкретной ситуации. После этого на 3D-принтере из филамента печатается нужный имплантат для лечения перелома.

«В отличие от большинства компаний, которые закупают готовые филаменты зарубежного производства, мы самостоятельно производим экструзионную нить, что позволяет варьировать ее свойства под различные потребности. Все используемые компоненты — от бактериальных штаммов до оборудования — российского производства», — рассказал ассистент базовой кафедры биотехнологии и кафедры медицинской биологии СФУ Алексей Дудаев.

Такие биополимеры пригодны для создания заживляющих раны пленок, шовных нитей, систем адресной доставки лекарств. Новейший научный результат, полученный учеными СФУ — биополимерные каркасы с контролируемой микроархитектурой для восстановления костных дефектов. По словам исследователей, в случае выхода методики на рынок медицинских услуг она сможет избавить пациентов с переломами от повторных операций.

«Специальные каркасы (скаффолды) позволяют буквально выращивать утраченные фрагменты кости заново. Наш новый эксперимент показал, что треугольные, квадратные и шестиугольные поры являются одинаково пригодными для быстрого наращивания костеобразующих клеток — остеобластов», — рассказала младшая научная сотрудница лаборатории биотехнологии новых биоматериалов СФУ Галина Рыльцева.

В сравнении с существующими аналогами, используемая учеными СФУ технология производства полигидроксиалканоаты позволяет удешевлять производство примерно на пятьдесят процентов, поскольку они используют бесплатные отходы вместо дорогих субстратов. При этом, по их словам, качество получаемого полимера не уступает зарубежным аналогам.

Хотя основное применение разработки — медицинские имплантаты, в перспективе ученые планируют расширить использование биополимеров в сторону производства разлагаемой упаковки и других экологичных изделий.

«Наша цель — создать доступную альтернативу традиционным полимерам, которая не только решает медицинские задачи, но и снижает нагрузку на окружающую среду», — пояснил Алексей Дудаев.

Исследование поддержано Российским научным фондом, Красноярским краевым фондом науки и выполнено по заданию Министерства науки и высшего образования РФ. 

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.