Российские и китайские ученые создали умный имплантат для восстановления костей, нервных тканей и сосудов

Российско-китайский коллектив представил изготовленный методом 3D-печати биорезорбируемый имплантат на основе магнитоэлектрических наноматериалов для стимуляции роста сосудов, костных и нервных тканей. Технология увеличила скорость образования костных тканей в четыре с половина раза, а нервных волокон — в три раза. Электрический сигнал для стимуляции роста тканей возникает непосредственно внутри изделия под действием внешнего магнитного поля, поэтому не нужны электроды и проводные источники питания, а сам имплантат со временем растворяется в организме.

Электрические сигналы участвуют в работе нервных клеток и восстановлении тканей. Обычно для электрической стимуляции нужны электроды, которые размещают в зоне воздействия и подключают к внешнему источнику питания, однако такая процедура инвазивна, повышает риск инфекций и требует дополнительного оборудования. Для решения этой задачи ученые предложили использовать магнитоэлектрические нанокомпозиты, способны индуцировать электрические заряды непосредственно внутри имплантатов под воздействием магнитных полей, сообщает пресс-служба Национального исследовательского технологического университета «МИСИС».

Ученые НИТУ МИСИС и Томского политехнического университета совместно с коллегами из Шанхайского университета керамики Китайской академии наук напечатали биорезорбируемый имплантат на 3D-принтере и встроили в него магнитоэлектрические наночастицы. Изделие работает как беспроводной преобразователь: магнитное поле воздействует на наночастицы, а они за счет магнитоэлектрического эффекта индуцируют электрический сигнал. Кроме того, ученые НИТУ МИСИС совместно с коллегами из Сколковского института науки и технологий, Университета «ИТМО», Московского государственного университета имени М. В. Ломоносова и Дагестанского государственного университета продемонстрировали новые экспериментальные возможности измерения локального электрического отклика в магнитоэлектрических нанокомпозитах и предложили новый концепт сверхбыстрого термически индуцированного магнитоэлектрического эффекта, который может быть использован для нейростимуляции. Результаты этого исследования представлены в научных изданиях Journal of Magnetism and Magnetic Materials, Journal of Applied Physics, Rapid Research Letters и ACS Nano.

«Серия работ, в которых опубликованы наши результаты, является результатом многолетних работ по исследованиям магнитоэлектрических нанокомпозитов различного типа — наночастиц, нановолокон и других — как перспективных платформ для различных приложений — от нейростимуляции и регенеративной медицины до катализа. Результаты работ имеют важную научную значимость для понимания природы и основных механизмов магнитоэлектрического эффекта в наноматериалах. Мы возлагаем большие надежды на предложенный концепт сверхбыстрого магнитоэлектрического эффекта в композитах на основе сплава железа и родия, который требует дальнейших исследований», — рассказал руководитель научной группы лаборатории функциональных низкоразмерных структур НИТУ МИСИС Абдулкарим Амиров.

Работы по созданию имплантата, измерению локального магнитоэлектрического отклика и исследование термически индуцированного магнитоэлектрического эффекта поддержаны грантами Российского научного фонда. 

Источник: НИТУ МИСИС