НОВОСИБИРСК, 28 ноября. /ТАСС/. Специалисты Национального медицинского исследовательского центра (НМИЦ) имени академика Е. Н. Мешалкина впервые в мире получили сверхлегкий карбидный композит со сквозной пористостью для протезирования, который позволит потеснить металлы в этой сфере. Об этом сообщили в пресс-службе центра.
«Новый материал в перспективе сможет потеснить титан в онкопротезировании костей за счет своей химической чистоты и уникального преимущества по совместимости с МРТ», — говорится в сообщении.
Как отмечают в НМИЦ Мешалкина, в протезировании важно, чтобы организм не воспринял чужеродное тело импланта в штыки и не начал его со временем выталкивать. Костная ткань должна иметь возможность прорасти его насквозь, интегрироваться в его структуру. Если достичь этого эффекта не удается, в месте контакта с имплантом кость уплотняется, испытывает давление и со временем разрушается, из-за чего в случае тазобедренного сустава, например, врачам приходится уже через пять лет проводить замену протеза. В последние годы ученые во всем мире бились над задачей создания сверхпористого материала для этих целей.
Как рассказал автор изобретения, заведующий лабораторией биопротезирования Центра Мешалкина, кандидат технических наук Владимир Хахалкин, в составе нового сверхлегкого композита — чистый карбид бора, одно из самых химически инертных, химически стойких и прочных соединений. Оно не растворяется кислотами, не коррозируется, материал в целом равнодушен к биологическому и механическому воздействию, а значит, безопасен. Кроме того, он не дает никаких помех на МРТ.
Изобретенная российскими учеными технология позволяет изготавливать изделие нужной формы и структуры с усадкой не более 2% (тогда, как все ранее появлявшиеся в мире пористые керамики имеют усадку от 20% до 40%, что препятствовало их медицинскому применению — либо это была керамика без сквозной пористости).
«Мы комплексно решили все эти задачи впервые в мире, — цитирует пресс-служба ученого. — Есть только шесть-семь научных статей в мировой периодике, где вскользь упоминается, что карбид бора можно было бы использовать в качестве основы для импланта, но ни одного реального эксперимента не состоялось, потому что это один из самых твердых керамических материалов — его называют “черный алмаз”. Сделать из него стандартными методами какую-то сложную форму путем механической обработки или методами горячего прессования, да еще и с пористой структурой, невозможно».
Биоинженеры добились сквозной пористости не за счет порообразующих добавок, а естественным путем. На одной из стадий изготовления ученые очень медленно удалили связующее органическое вещество, которое предварительно вводится в качестве клея для придания целевой формы импланту. Как отметили в центре, материал как губка впитывает различные виды жидкости, что открывает возможности в будущем пропитывать пористый имплант не только питательной средой для активного роста клеток, но и лекарственными растворами, что может быть крайне важно в онкологической практике.
Методика изготовления и эксперименты.
Методика изготовления оптимизирована, ориентирована исключительно на отечественное сырье и стандартное оборудование, производимое в том числе и в России. Сам цикл производства по себестоимости сопоставим и даже несколько дешевле, чем 3D-печать из титана. В рамках собственного исследования НМИЦ имени Мешалкина уже проведены первые эксперименты по имплантации образцов нового материала в разные типы костных структур лабораторных животных, которые показали, что никаких негативных реакций в месте имплантации нет, а на КТ и МРТ-снимках видны выраженная интеграция композита в кость, регенерация костной ткани в месте повреждения, а также более плотная фиксация импланта, чем в случае с гладкой поверхностью изделия из титана.