2021-01-31 11:23:00

/

РИА "Сибирь"

/

Новосибирск

Новосибирские ученые создают 3D-принтер для печати биоразлагаемых имплантатов

Об этом проекте СМИ уже рассказывали весной 2020 года. Новая разработка позволит заполнять пустоты в костях человека материалом на основе минерала гидроксиапатита, который на время заменит живую ткань, даст толчок к развитию собственных клеток, а затем растворится, оставив после себя зажившую полость.

"Несмотря на сложности, связанные с коронавирусом, ученые добились впечатляющих результатов. Уже проведены in vitro и in vivo биологические испытания апатитов с разными составами. Исследования проходили параллельно: пока в Институте органической химии СО РАН в дефекты черепа крыс имплантировали порошок, в ГНЦ вирусологии и биотехнологии "Вектор" изучали действие тех же веществ на клетки костной ткани человека. В ходе экспериментов ученые определили состав апатита, который наиболее эффективен как “в пробирке”, так и на живых организмах - стимулирует образование новой костной ткани и ускоряет вживление имплантируемого материала. При этом родные клетки костной ткани человека не умирают, а активно размножаются", - рассказала старший научный сотрудник Института химии твердого тела и механохимии СО РАН Наталья Булина.

Планируется, что разрабатываемый 3D-принтер будет печатать по технологии селективного лазерного плавления, поэтому ученые проверили действие лазерного излучения на полученный состав апатита. Выяснилось, что при плавлении порошка вещество не разрушается и, пока имплантат будет печататься, он не потеряет свои лечащие свойства.

Успешным завершением этого этапа работ стала публикация результатов исследований в журнале Ceramics International.

Ученые Института автоматики и электрометри СО РАН - участники проекта - разработали программное обеспечение и модуль управления основными узлами 3D-принтера. В этом году ученые будут разрабатывать блок послойной печати - последовательное нанесение слоев гидроксиапатита друг на друга.

В медицине уже применяются имплантаты из титана, печатаемые на 3D-принтере. Они используются в челюстно-лицевой хирургии, травматологии, ортопедии, онкологии. Эти инородные для человеческого организма изделия фиксируются в дефектах кости с помощью винтов и остаются в организме навсегда. В Институте химии твердого тела и механохимии преследуют другую цель - материал, из которого будет напечатано изделие, со временем растворится в организме человека и превратится в собственную кость.

"Гидроксиапатит является источником фосфора и кальция, из которых потом и формируется наша костная ткань. А добавки, вводимые в структуру гидроксиапатита в малой концентрации, необходимы для ускорения процесса перерождения имплантата в родную костную ткань", - поясняет Наталья Булина.

Такой материал подойдет для восстановления небольших костных дефектов, не несущих сильной нагрузки - в основном, это челюстно-лицевая хирургия. Кроме того, им можно заполнять полости и трещины в костях после тяжелых заболеваний и травм. Печатаемые изделия будут индивидуальными: они должны проектироваться из данных томографии конкретного человека.

Наталья Булина считает, что для эффективного внедрения синтезируемого гидроксиапатита между специалистом по синтезу и врачом должно быть промежуточное звено, которое будет модернизировать полученный материал под определенную медицинскую задачу, и сможет работать индивидуально с каждым конкретным случаем:

"На сегодняшний день мы разработали технологию получения, так называемого, сырья и можем дать его, а сделать из него готовую медицинскую продукцию под конкретную медицинскую проблему можно только с непосредственным участием медиков. Кроме того, эту медицинскую продукцию необходимо испытывать на живых организмах, а это длительные испытания, от месяца до года. Поэтому внедрение синтезируемого нами гидроксиапатита - это не быстрый процесс", - отмечает Наталья Булина.

Ученые надеются, что разрабатываемая модель 3D-принтера будет востребована на рынке, а проводимые исследования расширят возможности по применению синтетического гидроксиапатита в медицине, сообщает пресс-секретарь Института химии твердого тела и механохимии СО РАН  Марина Шевченко.