МОСКВА, 14 мая — РИА Новости. Группа ученых СПбПУ разработала и изготовила новый тип биоматериалов для тазобедренных имплантатов. Специалисты утверждают, что свойства материала максимально приближены к костной ткани человека.
Как пояснили эксперты, особенностью классических тазобедренных имплантатов является использование металлических биоматериалов, например, титановых сплавов. Такие сплавы обладают положительным коэффициентом Пуассона — то есть материал поперечно расширяется при продольном сжатии.
Тазобедренные имплантаты в процессе механической нагрузки подвержены изгибу, что ведет к сжатию одной стороны имплантата и растяжению — другой. В итоге одна сторона имплантата всегда прижимается к кости, а вторая — отводится от нее. Это приводит тому, что поверхность раздела между костью и имплантатом восприимчива к повреждению. Кроме того, частицы износа могут проникать в пространство между имплантатом и костью, заставляя иммунную систему пациента реагировать на инородное тело. Зачастую это приводит к воспалительному процессу с последующим отторжением имплантата.
Ячейки биоматериала
© Фото предоставлено лабораторией "Синтез новых материалов и конструкций" Санкт-Петербургского политехнического университета имени Петра Великого (СПбПУ)
1 из 4
Изображение единичных ячеек биоматериала, отснятое на сканирующем электронном микроскопе
© Фото предоставлено лабораторией "Синтез новых материалов и конструкций" Санкт-Петербургского политехнического университета имени Петра Великого (СПбПУ)
2 из 4
Изображение единичных ячеек биоматериала, отснятое на сканирующем электронном микроскопе
© Фото предоставлено лабораторией "Синтез новых материалов и конструкций" Санкт-Петербургского политехнического университета имени Петра Великого (СПбПУ)
3 из 4
Изображение единичных ячеек биоматериала, отснятое на сканирующем электронном микроскопе
© Фото предоставлено лабораторией "Синтез новых материалов и конструкций" Санкт-Петербургского политехнического университета имени Петра Великого (СПбПУ)
4 из 4
Ячейки биоматериала
© Фото предоставлено лабораторией "Синтез новых материалов и конструкций" Санкт-Петербургского политехнического университета имени Петра Великого (СПбПУ)
1 из 4
Изображение единичных ячеек биоматериала, отснятое на сканирующем электронном микроскопе
© Фото предоставлено лабораторией "Синтез новых материалов и конструкций" Санкт-Петербургского политехнического университета имени Петра Великого (СПбПУ)
2 из 4
Изображение единичных ячеек биоматериала, отснятое на сканирующем электронном микроскопе
© Фото предоставлено лабораторией "Синтез новых материалов и конструкций" Санкт-Петербургского политехнического университета имени Петра Великого (СПбПУ)
3 из 4
Изображение единичных ячеек биоматериала, отснятое на сканирующем электронном микроскопе
© Фото предоставлено лабораторией "Синтез новых материалов и конструкций" Санкт-Петербургского политехнического университета имени Петра Великого (СПбПУ)
4 из 4
Ученые Санкт-Петербургского политехнического университета имени Петра Великого (СПбПУ) предложили использовать мета-биоматериал с отрицательным коэффициентом Пуассона (−0,09 и −0,003). Как пояснил инженер лаборатории "Синтез новых материалов и конструкций" Эдуард Фарбер, такой материал способен, при продольном растяжении, расширяться в поперечном размере, а при продольном сжатии, наоборот, сужаться в поперечном размере. По его словам, благодаря этому свойству такой имплантат будет механически стимулировать рост кости и блокировать возможность отслоения и воспаления костной ткани.
"Мы целенаправленно спроектировали материал с определенной архитектурой. Он обладает редкими и нестандартными комбинациями механических, физических и биологических свойств", — пояснил ученый, подчеркнув, что разрабатываемый материал приближается по значению жесткости (модуля упругости) к пористой (трабекулярной) костной ткани, а также обладает порами разных размеров. В вузе сообщили, что в перспективе возможно использование данного биоматериала и для других типов имплантатов.
В настоящее время группа ученых Политеха уже изготовила опытные образцы материалов нового типа и провела компьютерное моделирование и испытания для определения свойств материалов. Как сообщил Эдуард Фарбер, образцы были созданы с помощью метода селективного лазерного плавления. Такой метод позволяет слой за слоем выращивать изделия с геометрией высокой сложности путем нанесения слоя порошка металла или сплава на подложку и сканирования его лазером.
