Исследователи из университета «МИСиС», Российского онкоцентра имени Блохина и Государственного завода медицинских препаратов научились создавать из сверхмолекулярного полиэтилена структуры губчатой костной ткани, которую удалось имплантировать крысам.
Частичная замена костей, разрушенных из-за онкологических заболеваний, травм или хирургического вмешательства, остается важной медицинской проблемой. Только в России ежегодно проводится более 70 тысяч операций по восстановлению целостности поврежденной костной ткани.
Имплантаты нужны, чтобы восстанавливать повреждения кости, когда естественной способности к регенерации не хватает. Материалы, которые используют для создания костных имплантатов, должны быть биологически совместимыми с организмом человека или животного, обладать высокими механическими свойствами, обеспечивать полную замену костного дефекта и инициировать процессы регенерации костной ткани.
Ученые использовали сверхвысокомолекулярный полиэтилен (СВМПЭ) — материал, который хорошо подходит под эти критерии. Например, если говорить о механических свойствах, СВМПЭ прочнее стали по показателю прочность/собственный вес. По словам ученых, его используют в бронежилетах и касках. С другой стороны, СВМПЭ, в отличие от металлических имплантатов, режется хирургическими инструментами, и его можно доработать уже во время операции.
СВМПЭ подходит на роль материала для костного имплантата, но он состоит из очень длинных молекул, спутанных между собой, и потому из него нельзя создать пористую структуру с помощью вспенивания, как это делают обычно. Тогда ученые поступили по-другому — они смешали порошок СВМПЭ с частицами соли, сплавили полученную смесь под давлением, а затем вымывали соль водой.
Российским ученым удалось создать из СВМПЭ многослойные каркасы, пористые внутри.
«Наш имплантат состоит из двух слоев, прочно соединенных друг с другом. Первый слой сплошной, он имитирует кортикальную кость для обеспечения механической прочности. Внутренний слой имеет поры определенного размера, поэтому может быть колонизирован клетками реципиента, чтобы ускорить срастание с окружающими тканями и обеспечить прочную фиксацию имплантата в зоне дефекта», — рассказал о материале Федор Сенатов, руководитель работ, научный сотрудник Научно-исследовательского центра композиционных материалов НИТУ МИСИС.
Ученые провели испытания на крысах, и им удалось заживить с помощью имплантатов повреждения бедренной кости. Результаты показали, что имплантат не вызвал отторжения тканей животного или гибели клеток окружающих тканей и крови, а значит, его можно использовать для восстановительной хирургии.
Статья с результатами исследования опубликована в журнале Materials Science and Engineering.
Ученые МИСИС не в первый раз делают имплантат из СВМПЭ.
