Top.Mail.Ru

Разработан хирургический композит для устранения черепных травм на основе яичной скорлупы

Биоактивный полимерно-керамический композит для фиксации имплантатов и восстановления костных дефектов черепа разработан международной группой материаловедов Центра композиционных материалов НИТУ «МИСиС». Инновационный состав материала на основе биокерамики из яичной скорлупы обеспечивает повышенную прочность и биоинтеграцию имплантатов. Результаты работы опубликованы в международном научном журнале Journal of Asian Ceramic Societies.

Полиметилметакрилат (ПММА) — это синтетический полимер, который используется хирургами в качестве «костного цемента», благодаря его способности к самоотверждению и прочности. Но этот материал биоинтертен по своей природе, поэтому имеет слабое химическое и биологическое взаимодействие с живыми тканями и почти не интегрируется с костью.

Ученые активно исследуют ПММА на предмет «оптимизации» для более широкого применения в различных биомедицинских областях, например, обеспечения надежной фиксации искусственных суставов/имплантатов, стоматологических фиксаторов, закрытия дефектов черепа при различных травмах и тд.

Коллектив Центра композиционных материалов НИТУ «МИСиС» решил эту задачу, модифицировав полиметилметакрилат с помощью добавки диопсида — материала из разряда силикатной биокерамики. Он известен такими свойствами, как отсутствие токсичности для живых клеток, биоразлагаемостью и способностью стимулировать остеогенез — образование костной ткани на своей поверхности.

«Яичная скорлупа обладает полезными для здоровья свойствами, такими как минерализация и рост костей, лечение остеопороза и поэтому используется в качестве костного трансплантата. Мы переняли экономически эффективный подход по переработке биоотходов для улучшения качества жизни пациентов с заболеваниями костей. Для изготовления композитов использовался диопсид, полученный из яичной скорлупы», — говорит соавтор исследования, магистрант iPhD «Биоматериаловедение» НИТУ «МИСиС» Инна Булыгина.

Разработчики предложили оптимизировать материал путем добавки биоактивной керамики в полимерную матрицу ПММА.

«В итоге мы получили пористый композиционный материал ПММА-диопсид, который был произведен методом литья в раствор. В ходе опытов мы экспериментировали с разными пропорциями диопсида — 25%, 50% и 75%», — добавил один из авторов разработки, постдок НИТУ «МИСиС» Раджан Чоудхари.

По словам ученого, известно, что процесс формирования и резорбции костей регулируется несколькими агентами, включая факторы роста, белки и гормоны. При этом различные ионы, такие как фосфор, кальций, стронций, магний и диоксид кремния участвуют в регенерации, минерализации и метаболизме костей, и именно ряд этих элементов обеспечивает введение диопсида в состав композита.

«Лучшие результаты показали образцы, содержащие 50% диопсида — они продемонстрировали увеличение прочности на сжатие в 4 раза, а также в течение 4 недель испытаний in vitro показали хорошую способность к осаждению костных минералов на своей поверхности. При этом мы установили, что механические свойства полученных пористых композитов соответствуют свойствам губчатой кости человеческого организма», — пояснил Раджан Чоудхари.

По словам ученых, для промышленного изготовления хирургического материала можно использовать отходы сельскохозяйственного, а также пищевого производств. Однако, сбор, очищение и переработка потребуют раздельного сбора мусора.

В настоящее время разработчики завершают серию лабораторных испытаний полученных образцов.

Команда студентов Душанбинского филиала НИТУ МИСИСКоманда студентов Душанбинского филиала НИТУ МИСИС
Вайбатон, геймджем и спортпрограммирование: в МИСИС прошел фестиваль для будущих айтишниковВайбатон, геймджем и спортпрограммирование: в МИСИС прошел фестиваль для будущих айтишников
Алексей Салимон, заведующий кафедрой кафедры физической химии, заместитель руководителя лаборатории ускоренных частиц НИТУ МИСИСАлексей Салимон, заведующий кафедрой кафедры физической химии, заместитель руководителя лаборатории ускоренных частиц НИТУ МИСИС
400 тысяч рублей выиграли студенты НИТУ МИСИС на хакатоне MORE.Tech400 тысяч рублей выиграли студенты НИТУ МИСИС на хакатоне MORE.Tech