Биоинженеры МИСИС подобрали перспективные составы для 3D-печати ортопедических имплантатов

Учёные Университета МИСИС выяснили, как ведут себя костные имплантаты на основе биоразлагаемых композиционных материалов после установки пациенту. Для этого они исследовали свойства 3D-печатных материалов на основе полилактида с различными наполнителями в условиях, имитирующих организм человека. До сих пор недостаточно изучено, как именно растворение в теле человека влияет на свойства полимерных имплантатов: прочность, структуру, способность взаимодействовать с клетками костной ткани. 

«При разработке биоразлагаемых имплантатов важно понимать, как именно материал будет менять свои свойства с течением времени. Мы сравнили два типа наполнителей для полилактида и показали, что гидроксиапатит обеспечивает лучшее сочетание механической стабильности и биологической активности, тогда как диоксид кремния, напротив, приводит к охрупчиванию и более быстрой потере прочности. Эти результаты помогут разработчикам осознанно выбирать состав в зависимости от требуемых характеристик будущего изделия», — сказала к.ф.-м.н., научный сотрудник научно-образовательной лаборатории тканевой инженерии и регенеративной медицины НИТУ МИСИС Анна Черемных.

Наиболее перспективными среди изученных оказались композиции с гидроксиапатитом, особенно в концентрации 10–15 масс. %. Учёные продемонстрировали оптимальное сочетание механических характеристик, были безопасны для клеток и наиболее эффективно стимулировали их адгезию. Подробности — в журнале Journal of Polymer Research (Q2).
«Клетки активнее цеплялись за поверхность образцов, уже прошедших стадию биодеградации, чем за только что напечатанные — особенно если в составе был гидроксиапатит, тот же минерал, из которого состоит костная ткань. Это говорит о том, что в процессе растворения поверхность имплантата становится более благоприятной для прикрепления клеток, которые участвуют в восстановлении кости», — сказал д.ф.-м.н. Фёдор Сенатов, директор Института биомедицинской инженерии НИТУ МИСИС.

Как отметила ректор НИТУ МИСИС Алевтина Черникова, в университете в рамках госпрограммы «Приоритет-2030» реализуется стратегический технологический проект «Биомедицинская инженерия и биоматериалы», ключевая задача которого – создание и коммерциализация продуктов и технологий, подготовка инженеров для быстро развивающейся отрасли. Учёные вуза разрабатывают решения, которые улучшают качество жизни миллионов людей, облегчают и ускоряют терапию в сложных медицинских случаях.