В НИТУ МИСИС создали прототип имплантата из полимерного композита для стабильной фиксации сустава, который может со временем безопасно рассасываться в организме животного. Биорезорбируемый материал позволит избежать повторной операции и в перспективе станет основой для альтернативных решений в ортопедии.
Традиционно при артродезе — операции по обездвиживанию сустава для устранения хронических болей у животных с тяжелым поражением суставных тканей — широко применяются металлические конструкции. Для успешного проведения операции необходимо заранее предусмотреть фиксацию сочленяемых костей под определённым углом, который определяется индивидуально и зависит от вида пациента, его состояния, функционала реконструируемой конечности, характеристик костной основы оперируемой области и конкретной клинической ситуации.
Чтобы минимизировать риски осложнений и значительно ускорить реабилитацию, исследователи НИТУ МИСИС разработали экспериментальные образцы имплантатов для артродеза суставов животных. Модели были созданы с помощью 3D-печати из биорезорбируемого полимера с эффектом памяти формы (ЭПФ), усиленного минеральными наполнителями: гидроксиапатитом и диоксидом кремния. Такая комбинация улучшает прочность конструкции и её совместимость с костной тканью. ЭПФ позволяет модифицировать исходную форму в соответствии с запланированной конфигурацией, чтобы создать функциональный артродез во время операции.
«Композиционные материалы с эффектом памяти формы — одно из инновационных медицинских средств для ортопедии, поскольку они способны обеспечить качественно более функциональную остеореконструкцию. Поскольку артродез необходим для поддержки восстанавливаемой конечности, то материал, наряду с биосовместимостью, должен по своим механическим свойствам соответствовать характеристикам трубчатых костей конечностей. Мы надеемся, что такие конструкции помогут ускорить восстановление и снизить риск осложнений у животных после операции», — сказала магистрантка программы «Биоматериаловедение iPhD» НИТУ МИСИС Полина Качалина, чей дипломный проект был посвящен этой теме.
Материал имплантата рассасывается в теле пушистого пациента после имплантации под влиянием различных физиологически активных факторов. Дополнительная перемычка с эффектом памяти формы способствует точной фиксации сустава в анатомически корректном положении. Это позволяет избежать повторной операции, снизить нагрузку на организм и уменьшить риск развития инфекции.
«Преимущество предлагаемого подхода — в создании индивидуализированных биоинженерных конструкций, чтобы минимизировать хромоту, обеспечить оптимальную сочетаемость неподвижных суставов и зафиксировать их в положении, необходимом для поддержания симметрии опорно-двигательного аппарата», — добавила д.б.н. Наталья Анисимова, профессор Института биомедицинской инженерии НИТУ МИСИС.
Лабораторные исследования in vitro показали, что живые клетки хорошо прикрепляются к поверхности материала, а продукты его распада не оказывают токсического действия. В ближайший год ученые проверят способность экспериментальных образцов к самоустановке в теле животного, проанализируют биосовмеcтимость и эффективность.
Исследование проведено при поддержке гранта Российского научного фонда № 24-23-00442.
