Материаловеды ТГУ разрабатывают новое покрытие для имплантов из никелида титана, используемых для пластического замещения костных дефектов. При этом в качестве покрытия используется гидроксиапатит – фаза на основе фосфата кальция, которая является главной составляющей минеральной компоненты кости человека. Он будет способствовать приживлению замещающей конструкции при коррекции травматических повреждений костного каркаса даже в сложных случаях, например, у пациентов с остеопорозом. Проект реализуется при поддержке гранта РНФ.
– Успешность интеграции импланта в организм человека зависит от очень многих факторов, главные из них – биологическая и механическая совместимость с «родными» тканями пациента, – говорит исполнительно проекта, научный сотрудник лаборатории сверхэластичных биоинтерфейсов, аспирант ТГУ Кирилл Дубовиков. – Наряду с этим имеет значение состояние кости пациента в той зоне, куда устанавливается имплант, и сама локализация, поскольку нагрузка на костную ткань в нашем организме не везде одинакова.
Разработка нового покрытия повысит его биосовместимость, за счёт чего снизится риск развития воспаления в послеоперационном периоде и вероятность отторжения импланта. Наличие на его поверхности вещества, являющегося главной составляющей человеческой кости, будет стимулировать остеогенез – появление новых клеток костной ткани. Это ускорит процесс приживления замещающей конструкции и сократит сроки реабилитации пациента.
– Соединение из фосфата кальция повысит шансы на успешную интеграцию имплантов у людей с остеопорозом – заболеванием, при котором нарушается плотность и структура кости, – говорит Кирилл Дубовиков. – Покрытие является биоразлагаемым. После операции по установке замещающей конструкции, оно будет выступать донором, крайне медленно отдавая ионы Ca2+ и HPO42-, стимулирующие остеогенез.
Стоит отметить, что одним из многих достоинств имплантов из никелида титана является сверхэластичность – способность выдерживать механическую деформацию до восьми процентов без нарушения структуры и прочности материала. Это позволяет использовать импланты в тех зонах, где присутствует постоянная динамическая нагрузка, например, для восстановления костей грудной клетки, которая в процессе дыхания расширяется и сужается. Такое свойство имплантов, как сверхэластичность, позволяет чужеродному материалу вести себя органично, как это делает человеческая кость.
Одной из потенциальных областей применения имплантов, разработанных учёными ТГУ, является торакальная онкология. Поэтому работа над новыми конструкциями идёт в сотрудничестве со специалистами НИИ онкологии ТНИМЦ. Наряду с этим о готовности тестировать и использовать импланты для восстановительного лечения в 2023 году заявили несколько ведущих российских клиник в разных регионах России.
В Томске уже проведён ряд операций по установке конструкций из никелида титана пациентам. Успешному внедрению этих конструкций в клиническую практику способствует универсальный метод, разработанный при поддержке мегагранта правительства РФ. Он позволяет оптимально подбирать физические характеристики импланта под «родные» ткани пациента. Наряду с этим учёные ТГУ создали атлас – классификатор материалов и биотканей, который упростит работу материаловедов и хирургов.