Ученые доказали эффективность костных имплантатов из российских полимеров

МОСКВА, 25 сен – РИА Новости. Возможность практического использования костных имплантатов из отечественного биоразлагаемого полимера экспериментально продемонстрировали ученые СФУ. По их словам, использование разработки позволит в будущем помочь в лечении и повысит качество жизни людей с травмами, остеопорозом, врожденными ортопедическими дефектами. Результаты опубликованы в журнале International Journal of Molecular Sciences.

Сегодня 3D-печать является одной их самых перспективных технологий в реконструктивной медицине. Она позволяет получать индивидуальные медицинские изделия, в том числе для тканевого инжиниринга. Успех развития медицинской 3D-печати во многом определяется разработками новых материалов с необходимыми свойствами, обеспечивающими создание биоимплантатов с набором необходимых характеристик.

Ученые Сибирского федерального университета (СФУ) работают над созданием биоразрушаемых полимерных материалов для трехмерной печати тканевых матриц. Такие изделия нужны для конструкционного ремоделирования костной ткани, когда собственного ресурса организма недостаточно и нужно заполнять объем дефекта с использованием имплантатов.

В ходе исследования специалистам удалось in vivo (в эксперименте на животных) подтвердить эффективность использования 3D-изделий из синтезируемого ими биоразрушаемого полимерного материала для заполнения костных полостей.

«

"Значимым результатом является подтверждение нашей гипотезы о возможности использования технологии 3D-печати FDM прочных высокопористых конструкций сложной формы и различных размеров из отечественных полигидроксиалканоатов микробиологического происхождения для восстановления костей", – рассказала заведующая кафедрой медицинской биологии Института фундаментальной биологии и биотехнологии СФУ, профессор, д.б.н. Екатерина Шишацкая.

Она добавила, что эти материалы синтезируют в Красноярске по авторской запатентованной технологии. По словам разработчиков, они впервые в России воплотили технологию получения картриджа для 3D-принтера из биоразрушаемого термопласта и также реализовали все этапы исследования, включая имплантационный эксперимент. Работа заняла несколько лет, эксперимент на животных длился около полугода. Рентгенологический и гистологический анализ подтвердил формирование здоровой костной ткани и полное восстановление дефекта через 150 дней наблюдения, сообщили ученые.

По словам специалистов, результаты позволяют сделать вывод о перспективности использования рассасывающихся 3D-имплантатов для костной пластики у людей. Исследование показало постепенную биодеградацию имплантатов, их высокую биосовместимость и активное образование костной ткани в месте дефекта.

"Это феноменально просто и доступно в любом городе нашей страны – сделать томограмму, рассчитать объем и размеры дефекта кости инапечатать имплантат из нашего полимера. Технике FDM-печати сейчас обучают большое количество молодежи в университетах и даже школах. Разумеется, там, где начинается работа с пациентом, все сложнее – квалификация врача-ортопеда должна быть очень высокой: такое лечение требует проведения сложной открытой операции с рассечением и соединением большого объема тканей, потребуется послеоперационная реабилитация", – рассказал ассистент кафедры медицинской биологии СФУ Константин Кистерский.

Преимуществом разработки является то, что отпадает необходимость в использовании донорской кости или кости самого пациента – этот полимерный материал прекрасно выполняет ее функции. "Кроме того, разработка даст возможность расширить показания для ортопедических коррекций, так как снимается вопрос объемного ограничения для имплантатов – полимера у нас много, и мы можем напечатать изделия достаточно больших размеров", – добавила Шишацкая.

Для анализа и контроля характеристик изделий использовались хроматография, термогравиметрический анализ и дифференциальная сканирующая калориметрия, рентгеновская спектроскопия, исследования механических характеристик – модуля упругости и разрывной прочности, а также флуоресцентная и сканирующая электронная микроскопия. Также изделия тестировались в экспериментах с клеточной культурой.

На данном этапе перед учеными стоит задача повторить эксперимент с усложнением типа костного дефекта, далее возможен переход к клиническим испытаниям.

Работа выполнена на средства государственного задания Министерства науки и высшего образования Российской Федерации (проект №0287-2021-0025).

Исследование осуществляется в рамках стратегии развития университета по программе "Приоритет-2030"