ТОМСК, 25 февраля. /ТАСС/. Новый подход к внедрению графена в материалы для имплантатов, который позволяет «рисовать» биосовместимые электрические схемы на поверхности непроводящего костного импланта, разработали ученые Томского политехнического университета (ТПУ) в составе международного научного коллектива. Новая технология может лечь в основу создания «умных» имплантатов, сообщили ТАСС в пресс-службе Минобрнауки РФ.
В министерстве отметили, что на сегодняшний день в медицине распространяется тренд на «умные» импланты, которые помимо своей основной функции замещения тканей позволяют отслеживать состояние здоровья пациентов, состояние самого имплантата, реализовывать направленную доставку лекарств и стимулировать заживление тканей. Для того, чтобы это стало возможно, необходимо разработать целый комплекс материалов и устройств и, в первую очередь, создать электропроводящую поверхность имплантата.
«В своем исследовании ученые Томского политехнического университета с помощью метода лазерной обработки интегрировали электропроводящий графен в титановую пластину с кальций-фосфатным покрытием — материал, который используют для производства имплантатов в ортопедии и стоматологии», — сказано в сообщении.
По словам соавтора исследования, профессора Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий ТПУ Евгении Шеремет, полученный композит продемонстрировал превосходную прочность, выдержав испытание на истирание песком в течение двух часов и нагрузку в 100 тысяч циклов изгиба без ущерба для электрических характеристик. Электрохимическая стабильность материала сохранялась после миллиона импульсных циклов тока. Ученые также исследовали стабильность композитного покрытия в физиологических условиях, оценивали его биосовместимость.
«В течение недели в лабораторных условиях на поверхности композита культивировали клетки остеосаркомы человека. Биоматериал доказал свою нетоксичность для клеточных культур, что является первым шагом в цепочке исследований, необходимых, чтобы доказать безопасность нового композита для человека. Кроме того, исследования показали, что полученный материал сохраняет свои электрические свойства без существенной деградации на протяжении 12 недель в среде, схожей со средой организма, при температуре 38 градусов и разных уровнях pH», — сказал соавтор исследования, доцент Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий ТПУ Евгений Плотников.
Создание нового материала и данные фундаментальных исследований могут лечь в основу разработки «умных» имплантатов. Например, в будущем в имплант можно было бы встроить датчик, который будет отслеживать нагрузку на имплант и сигнализировать о деформации или разрушении, помогая врачам корректировать реабилитацию. Кроме того, интеграция электропроводящих материалов могла бы позволить проводить «физиотерапию» за счет электрической стимуляции или нагрева, улучшая кровообращение и ускоряя рост клеток.
Об исследовании.
В исследованиях приняли участие сотрудники Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий ТПУ, Научно-образовательного центра Б. П. Вейнберга ТПУ, университета Шихэцзы (Китай), университета электронных наук и технологий Китая, Сычуаньского университета (Китай), Королевского колледжа Лондона. Исследование выполнено при поддержке федеральной программы Минобрнауки «Приоритет-2030» и национального проекта «Наука». Результаты работы опубликованы в журнале Applied Materials & Interfaces (Q1, IF: 8.3).
В новость внесена правка (12:46 мск) — передается с уточнением в последнем абзаце, верно — Исследовательской школы.
