Ученые разработали метод получения костных имплантатов, по структуре и свойствам подобных натуральной кости и способных стимулировать ее рост в организме человека. Имплантаты создаются из керамики и синтетических порошков на основе силиката кальция. В работе участвовали ученые из Института химии Дальневосточного отделения РАН, Дальневосточного Федерального университета, Тихоокеанского государственного медицинского университета и Тихоокеанского института биоорганической химии имени Г. Б. Елякова. Исследования поддержаны грантом Президентской программы исследовательских проектов Российского научного фонда. Статья об этом опубликована в журнале Progress in Natural Science: Materials International. Кратко о полученных результатах сообщается в пресс-релизе РНФ.
Попадая в организм, современные медицинские имплантаты взаимодействуют с костной тканью: стимулируют рост, способствуют миграции, делению и дифференцировке клеток. Но для этого они должны соответствовать ряду условий. Во-первых, имплантаты не должны оказывать отрицательного влияния на живые системы. Во-вторых, у искусственной кости должна была пористая структура, чтобы клетки костной ткани и кровеносные сосуды проникали внутрь имплантата. В-третьих, необходимо, чтобы материал обладал биологически активными свойствами, мог влиять на физиологические процессы в организме. Также его компоненты не должны конкурировать между собой в реакциях внутри клеток и препятствовать росту костей. Например, в одном биоматериале невозможно совмещать кальций и конкурирующий с ним алюминий.
«Обычный протез из силиката кальция, который будет инертен в организме, получить довольно просто. А для того чтобы сделать его биологически активным, надо применять специальные технологии, включая новые и мало изученные», — говорит руководитель проекта Евгений Папынов, кандидат химических наук, заведующий лабораторией композиционных и керамических функциональных материалов Института химии ДВО РАН. Преимущество созданных синтетических материалов в том, что при производстве им можно задавать нужные характеристики и свойства. Тогда керамика и порошки силиката кальция примут любую форму необходимого размера. По отдельности эти материалы используются в разных сферах хирургии. Порошки применяют для борьбы с мелкими челюстно-лицевыми дефектами, при наращивании костной ткани и зубном протезировании. Керамика способна выдерживать значительные нагрузки и применяется в более масштабных операциях — например, замене целой кости или сустава.
Источник: Евгений Папынов
Авторы новой статьи нашли способ, который делает керамику и порошок силиката кальция активными при введении их в организм, но при этом сохранится необходимая для имплантатов структура и прочность. Для синтеза порошка использовали золь-гель технологию. Это хорошо изученный и достаточно популярный в мире метод: исходный раствор становится порошком из наночастиц. При работе с керамикой исследователи применяли оригинальную технологию искрового плазменного спекания — синтеза керамики из полученных ранее порошков силиката кальция с разными биологически активными добавками. Эта технология еще мало изучена в мире.
Преимущество таких изделий — в сочетании полного набора совместимых с организмом свойств самих материалов и доступных методов их синтеза. А добавки наночастиц благородных металлов — золота и серебра — придают имплантатам антибактериальные и противовоспалительные свойства. Исключительная биологическая совместимость таких костных протезов позволяет использовать их для пациентов любого возраста.
