Ученые ТПУ удвоили эффективность 3D-печатных имплантатов

Ученые Томского политехнического университета (ТПУ) опубликовали исследование повышения скорости восстановления поврежденных костей при использовании 3D-печатных имплантатов с биоактивными кальций-фосфатными покрытиями. Предложенная технология также отличается заметной экономией времени и ресурсов. 

Как сообщает пресс-служба ТПУ, ученые вуза определили оптимальные структурные параметры титановых имплантатов, производимых с помощью 3D-принтеров, и предложили методику совершенствования имплантатов с помощью биоактивного кальций-фосфатного покрытия, обеспечивающее ускоренное восстановление поврежденных костей.

Восстановительная медицина в настоящее время во многом успешна благодаря развитию имплантатов из композитных биоматериалов, имитирующих живые ткани. Смешанный состав из элементов с различными химическими и механическими свойствами позволяет точнее воспроизводить функции поврежденных тканей в организме. Наиболее эффективная технология производства имплантатов — 3D-печать, позволяющая получать персонализированные изделия для каждого пациента с учетом индивидуальной анатомии, однако методы нанесения композитных покрытий на такие имплантаты только начинают развиваться.

«Наше покрытие уже успешно применяется во всемирно известном травматологическом Центре Илизарова, имплантаты с ним установлены более чем четыремстам пациентам в возрасте от шести до пятидесяти лет из России, Франции и других стран. Также они успешно используются в ветеринарной практике. По результатам совместных исследований со специалистами центра до сих пор не наблюдалось ни одного случая отторжения организмом наших имплантатов, а скорость восстановления нормальной структуры костей и мышц благодаря покрытию выросла вдвое», — рассказывает доцент научно-образовательного центра имени Б. П. Вейнберга при Томском политехническом университете Сергей Твердохлебов.

Особенность разработки ученых Томского политеха заключается в комбинировании нескольких методов модифицирования материала и создании индивидуальных имплантатов не только по форме, но и по физико-химическим и биологическим свойствам, что необходимо при лечении сложных патологий и травм.

«В этой работе мы совместили ряд методов: микродуговое оксидирование позволило сформировать на поверхности титана пористое кальций-фосфатное покрытие, затем покрытие пропитали биоразлагаемым материалом, который служит контейнером для лекарств и биоактивных веществ, улучшающих приживаемость имплантата. Наконец, плазменной обработкой методом магнетронного напыления материалу были приданы оптимальные свойства для разрастания на нем живых клеток», — поясняет Сергей Твердохлебов.

Для оптимизации свойств изделия и сокращения объема дорогостоящих экспериментов политехники использовали компьютерное моделирование процесса выхода лекарственных препаратов, размещаемых на имплантате. Это должно помочь с выводом новых типов имплантатов на рынок.

Исследования ведутся совместно с индустриальным партнером, компанией «Остеомед-М». Научная команда планирует развивать технологию биоактивных покрытий титановых и полимерных имплантатов для лечения остеопороза и других сложных патологий костной ткани.

Доклад опубликован в журнале «Современные технологии в медицине».

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