В "Сколтехе" приступили к разработке имплантатов со свойствами реальной ткани человека

На модерации Отложенный

Группа ученых из "Сколтеха", Национального исследовательского технологического университета МИСИС и Санкт-Петербургского государственного морского технического университета провела исследование, связанное с проницаемостью биомиметических имплантатов. Результаты этого исследования были опубликованы в журнале International Journal of Bioprinting. Об этом сообщила пресс-служба "Сколтеха" в беседе с информационной службой Хабра.

Исследователи отмечают, что целью разработки биомиметических имплантатов является достижение свойств, полностью соответствующих реальным органам и тканям человека. Благодаря повторению структуры и механических свойств тканей или органов, утративших свою функцию, биомиметические имплантаты лучше интегрируются в организм. Это способствует более простому и быстрому восстановлению пациентов после операций.

По словам одного из авторов исследования, аспиранта Центра технологий материалов "Сколтеха" Станислава Чернышихина, если механические свойства имплантата не соответствуют свойствам костной ткани в местах их соединения, например, при повышенной жесткости имплантата, то нагруженное состояние кости изменится. В результате, согласно закону Вольфа, ткань станет более хрупкой.

В рамках исследования ученые решали сложную задачу создания биомиметического имплантата из никелида титана. Никелид титана - материал, обладающий свойством сверхупругости, который может имитировать реальную костную ткань. Однако, этот материал более жесткий, чем реальная кость, поэтому исследователи добавили в него пористость для уменьшения жесткости. Станислав Чернышихин рассказывает, что ранее пористость создавалась с помощью разных методов, таких как самораспространяющийся высокотемпературный синтез.

Однако, теперь, благодаря новым технологиям 3D-печати, подход к этой задаче изменился.

Используя селективное лазерное плавление, специалисты могут создавать упорядоченные пористые структуры, измерять их механические свойства и контролировать их в будущем. Это позволяет адаптировать механические свойства имплантатов под индивидуальные особенности костей пациента путем вариации пористости и размеров пор уже на этапе проектирования. Еще одним преимуществом этого подхода является возможность моделирования и создания имплантатов с градиентными пористыми структурами. Если требуется большая жесткость, пористость уменьшается. И наоборот.

Алексей Шиверский, соавтор исследования и аспирант “Сколтеха”, подчеркивает, что важным условием успешной работы имплантата является возможность транспорта веществ по его внутренним каналам. В настоящее время ведутся исследования в этом направлении. 

С использованием технологии селективного лазерного плавления исследователи создали пористые имплантаты из никелида титана с различными размерами пор и уровнями пористости, что обеспечивает высокую проницаемость. Учёные также провели тестирование на биосовместимость, которое показало хорошие результаты.   

Следующим этапом работы было сотрудничество с Томским государственным университетом для создания еще более совершенных имплантатов. С помощью томографии была восстановлена форма отсутствующей кости пациента, для которого планировалась краниопластическая операция. Ученые “Сколтеха” разработали дизайн пористой структуры для будущего тканево-клеточного каркаса и изготовили 3D-печатный имплантат из нитинола. Этот новый имплантат будет передан для дальнейшего исследования в Томский университет.