Созданы пористые каркасы для имплантов нового поколения

Пористые каркасы - скэффолды - из сплава титана и ниобия с контролируемой пористостью и биоактивным покрытием разработали ученые Томского политехнического университета (ТПУ) совместно с зарубежными коллегами. Разработка открывает возможность к созданию имплантатов нового поколения, имитирующих структуру и механические свойства кости, сообщили ТАСС в пресс-службе Минобрнауки РФ.

В исследованиях приняли участие ученые из России, Румынии, Греции, Германии и Швеции. Исследование поддержано грантом Российского научного фонда. Результаты работы ученых опубликованы в журнале Ceramics International (Q1, IF: 6.1).

В министерстве отметили, что несмотря на прогресс, достигнутый в области биомедицинского инжиниринга, реконструкция крупных дефектов костных тканей остается серьезной проблемой в ортопедической и травматологической хирургии. Основная проблема существующих материалов для имплантации - разные показатели упругости искусственного материала и костной ткани. В результате имплантат берет на себя основную нагрузку, а ткани вокруг начинают деградировать. Этот эффект доставляет дискомфорт пациенту и может привести к потере имплантата.

«Мы изготовили скэффолды, имитирующие по структуре пористую архитектуру костной ткани. Они имеют сложную структуру с точки зрения их топологии и микроскопических/ макроскопических свойств. При этом на каждый элемент структуры нанесено биоактивное наноструктурное высокочастотное (ВЧ) магнетронное покрытие, задача которого защитить материал от коррозии и обеспечить совместимость с организмом», - сказала руководитель исследования, ведущий научный сотрудник Научно-исследовательского центра «Физическое материаловедение и композитные материалы» ТПУ Мария Сурменева.

Сначала ученые нанесли биоактивное покрытие методом ВЧ-магнетронного распыления на плоские подложки ранее синтезированного биосовместимого бета-титанового сплава на базе системы Ti-Nb (титана и ниобия). Комплексный анализ помог получить представление о морфологии и шероховатости поверхности, кристаллографической структуре и текстуре, химическом и фазовом составе, смачиваемости и коррозионной стойкости. Затем биоактивное покрытие нанесли на скэффолды, изготовленные с применением 3D-технологий. Образцы были подвергнуты биологическим исследованиям in vitro для оценки их биосовместимости.

«Результаты in vitro исследований продемонстрировали прямую зависимость между содержанием ниобия в сплаве и пролиферативной активностью клеточных культур. Кроме того, образцы сплава с повышенным содержанием ниобия (56 атомных процентов) и биоактивным покрытием обеспечили максимальные значения остеогенных маркеров (отложение кальция и выработка коллагена). Полученные данные подтверждают высокий потенциал разработанного материала для применения в регенеративной костной инженерии», - сказала соавтор исследования старший научный сотрудник научно-исследовательского центра «Физическое материаловедение и композитные материалы» ТПУ Ирина Грубова.