Разработана технология изготовления имплантатов со структурой нативной кости — Naked Science
7 минут
НИТУ «МИСиС»

Разработана технология изготовления имплантатов со структурой нативной кости

4.9

Ученые НИТУ «МИСиС» совместно с коллегами из НМИЦ имени Н. Н. Блохина и Технического университета Дортмунда разработали уникальную технологию изготовления полимерных имплантатов со структурой натуральной кости.

Структура кости / ©medicalok.ru

Природная пористая структура кости служит в качестве «негатива» для отливки формы под будущий имплантат, обеспечивая структурное соответствие имплантата и кости на микроуровне. Технология уже запатентована, статья о разработке опубликована в журнале Polymer Degradation and Stability.

Установка такого инородного тела, как имплантат – большой стресс для организма, и именно поэтому среди ключевых задач ученых – обеспечить быструю приживаемость и максимально долгий срок службы изделия. Успех зависит как от свойств самого исходного материала, так и от структурных особенностей имплантата, методов производства и так далее. Можно использовать металл, керамику, различные полимеры, а также их комбинации.

Одним из наиболее популярных материалов для производства костных имплантатов является сверхвысокомолекулярный полиэтилен (СВМПЭ). Ученые НИТУ «МИСиС» уже несколько лет занимаются разработками биомиметических (повторяющих реальную структуру кости имплантатов) скаффолдов (конструкций, которые после вживления становятся имплантатами) на его основе. Особенное внимание уделяется имитации пористости сердцевины кости, чтобы после установки имплантата остеобласты (клетки костной ткани) пациента могли делиться и «прорастать» в имплантат. Ранее коллектив добивался такой архитектуры образцов путем 3D-моделирования и печати «негатива» кости с последующей заливкой формы полимером.

Новая разработка ученых – биомиметический скаффолд из СВМПЭ, структура которого скопирована со структуры настоящей кости млекопитающего. Первоначально эксперименты проводились с фрагментами костей коровы. Костный мозг удалялся при помощи перекиси водорода, затем кость заполнялась полиэфирсульфоном – для формирования «негатива» внутренней структуры. Затем полученный «негатив» отмывался при помощи соляной кислоты, заполнялся порошком СВМПЭ, и происходило термопрессование. Наконец, образец погружался в N-метилпирролидон – тот полностью растворял полиэфирсульфоновый «негатив», оставляя только пористый СВМПЭ, обладающий структурой имитирующей изначальную структуру кости.

«Характерной особенностью губчатой части кости является анизотропия – вытянутые по длине кости поры, эллипсообразные в разрезе. Полностью повторить подобное на 3D-принтере невозможно из-за высокой вязкости расплава СВМПЭ, – рассказывает Инна Булыгина, сотрудник Центра композиционных материалов НИТУ «МИСиС» и главный автор разработки. – Когда мы использовали в качестве “негатива” кость с длинами большой и малой осей пор примерно 770 мкм и 470 мкм соответственно, мы получили полимерные поры с длинами осей примерно 700 мкм и 500 мкм. То есть, форма пор получилась эллипсообразной на срезе, максимально близкой к натуральной».

Ученые из Технического университета Дортмунда проводили оценку топографии образца, а благодаря специалистам из НМИЦ имени Н. Н. Блохина были проведены испытания in vitro. Проведенные эксперименты по инкубации имплантата с мультипотентными мезенхимальными стромальными клетками доказали их 75-процентную пролиферацию уже через 48 часов. Далее ученые планируют тестировать различные комбинации материалов для изготовления имплантатов с губчатой сердцевиной и твердой оболочкой. По словам исследователей, наиболее перспективная ниша для потенциального внедрения разработки – ветеринария.

Главный автор разработки – Инна Булыгина – студентка 1-го курса iPhD «Биоматериаловедение» НИТУ «МИСиС», интегрированной программы, рассчитанной на 5 лет обучения (2 года магистратуры плюс 3 года аспирантуры). Отличительная особенность программы – фокус на науку и прикладные исследовательские проекты уже с первого года обучения. Благодаря этому, студенты уже в первый год обучения начинают публиковаться в журналах Q1- Q2.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС» — российский технический университет; первый вуз в стране, получивший статус «Национального исследовательского технологического университета», лучший вуз России 2019 года по версии Forbes Россия. Сегодня в состав НИТУ «МИСиС» входят 9 институтов и 6 филиалов, 4 из которых работают в России и 2 за рубежом.
Вчера, 14:32
5 минут
Мария Кривоченко

Результаты недавней работы показали, что люди, которые переживают значительные перепады уровня сахара в крови через несколько часов после еды, чувствуют себя более голодными. Из-за этого они потребляют в течение дня на сотни килокалорий больше, чем другие.

Вчера, 16:23
5 минут
Илья Ведмеденко

Согласно представленным данным, строительству российской орбитальной станции дали зеленый свет. Практическая реализация программы должна начаться вскоре.

Вчера, 10:28
5 минут
Ольга Иванова

Ученые из Австралии узнали, на протяжении какого периода времени сохраняется эффект эйфории после употребления марихуаны. Это необходимо, например, для более эффективного применения лекарств на основе каннабиса или понимания того, сколько времени необходимо, чтобы сесть за руль.

Вчера, 10:28
5 минут
Ольга Иванова

Ученые из Австралии узнали, на протяжении какого периода времени сохраняется эффект эйфории после употребления марихуаны. Это необходимо, например, для более эффективного применения лекарств на основе каннабиса или понимания того, сколько времени необходимо, чтобы сесть за руль.

8 апреля
13 минут
Мария Азарова

Когда знаменитый епископ Лунда Педер Винструп умер, его похоронили в семейном склепе в Лундском соборе вместе с женой. После реставрации собора в XIX веке гробы перенесли в общее хранилище, а в 2012 году ученые решили исследовать мумифицированные останки. Неожиданно в ногах Винструпа обнаружили небольшой кулек — завернутое в ткань тело недоношенного ребенка. Это открытие вызвало резонный вопрос: как эмбрион попал в гроб к епископу и имели ли они родственную связь?

Вчера, 15:06
5 минут
Ольга Иванова

Хронический риносинусит, который связан с постоянной заложенностью носа и головными болями, как выяснили ученые, может вызывать и изменения в головном мозге.

17 марта
12 минут
Василий Парфенов

Продолжавшееся более пяти лет уголовное дело подошло к завершению: серийного сетевого сексуального маньяка осудили на 75 лет тюремного заключения. Чтобы поймать человека, растлившего 375 несовершеннолетних девушек, потребовалось пойти на беспрецедентные и этически спорные меры: создать вредоносное ПО и подсунуть злоумышленнику видеоловушку со встроенным вирусом.

25 марта
36 минут
Александр Березин

Улыбающийся мультимиллиардер планирует понять, насколько эффективно мел в стратосфере защищает планету от солнечного света, и если результат хорош, распылить его там в гигантских количествах. Потенциально это результативная задумка: ученые давно показали, что так можно добиться полного покрытия Земли устойчивыми льдами — вплоть до экватора. Увы, идея Гейтса — плагиат, причем не лучший. Советский исследователь предложил похожее полвека назад с более эффективной серой. Интереснее другое: подобные мероприятия один раз едва не уничтожили человечество. Разбираемся в деталях, а также в том, грозит ли нам повторение.

31 марта
51 минута
Александр Березин

Самый зловещий оружейный проект всех времен и народов — термоядерная торпеда, предназначенная для радиационного поражения огромных площадей и создания искусственного цунами. Никогда до этого ни одна страна даже не заявляла о намерении сделать нечто настолько опасное для живых существ. Поэтому российский проект «Посейдон», обещающий именно это, вызывает бурю эмоций. Однако тщательный технический анализ показывает: в реальности он будет совсем не таким, как об этом пишут в СМИ. Даже если он предназначен для радиационного поражения обширных площадей, оно не будет долгим. А уже через год «омытые» им районы будут абсолютно безопасны. Тем не менее новая система действительно изменит стратегический баланс на планете — но не так, как все думают. Попробуем разобраться в ситуации подробнее.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: