В настоящее время исследователи во всем мире работают над созданием композитных материалов для регенерации поврежденных костных тканей, максимально приближенных по своим физико‑механическим свойствам к натуральной костной ткани человека.
«В отличие от металлов, жесткость которых существенно выше жесткости кости, полимерные композиты соответствуют костным тканям по механическим характеристикам. Способность 2,5D каркасов (матриксов), изготовленных из таких композитов, насыщать восстанавливающуюся кость активными компонентами, придает им дополнительную биологическую активность и способность к регенерации. Это означает, что материал импланта быстрее приживается и минимально отторгается организмом человека. Таким образом, создание композитов с заданными свойствами позволяют повысить качество жизни пациентов»
рассказал научный сотрудник НОЦ «Полимерные и композитные материалы SmartTextiles» Балтийского федерального университета (БФУ) им. И. Канта Георгий Молоканов.
По словам ученого, новые композиты для костной инженерии должны объединять несколько компонентов, устраняющих недостатки друг друга. Это позволяет получать материалы с нужными свойствами.
«Полиэфирэфиркетон обладает отличными механическими свойствами, низким влагопоглощением, термостойкостью. Это влияет на продолжительность срока службы импланта, его носимость и необходимость в проведении повторной операции. В свою очередь, биоактивный гидроксиапатит повышает скорость образования новой костной ткани»
комментирует Георгий Молоканов.
Основная задача исследования — получить нетоксичный композитный материал, пригодный для костных имплантов. При этом ученые уделили особое внимание управляемости его механических свойств. Ключевой аспект работы — изучение влияния гидроксиапатита на характеристики полимерной матрицы.
Для выполнения поставленной задачи специалисты исследовали композиты для 2,5D каркасов с 0,1% и 1% гидроксиапатита (основного минерального компонента костей) в полимерной матрице, изготовленной на основе биосовместимого полимерного материала полиэфирэфиркетона российского производства. Этот полимер широко применяется при черепно-челюстнолицевых операциях и операциях с позвоночно-двигательным сегментом.
«Механические испытания показали, что добавление гидроксиапатита в концентрации 1% приводит к уменьшению относительного удлинения, но повышению прочности и выживаемости клеток. Мы установили, что механические и биологические свойства созданных нами композитов позволят легко встраивать изготовленные из них 2,5D-каркасы в область дефекта кости для ее реконструкции»
говорит Георгий Молоканов.
Ученые продолжают изучать разработанный материал. В планах — расширенные эксплуатационные испытания и опыты in vivo. На базе НОЦ при поддержке стартап‑студии БФУ создан стартап для вывода материала на рынок.
Результаты исследования опубликованы в журнале «Известия высших учебных заведений. Технология текстильной промышленности».
