Подписаться на новости
  • Сенатор
  • ООО "Ай Вао"
  • Proceedings of the International Conference Biomedical Innovations for Healthy Longevity
  • Активное долголетие
  • Vitacoin

Кости, идентичные натуральным

Эксперт: мы разработали имплантаты, помогающие «выращивать» новую кость

Заседание Международного научного совета НИТУ «МИСиС», прошедшее на днях в вузе, собрало ведущих материаловедов мира. Один из членов совета – профессор факультета науки и технологии материалов Израильского института технологии «Технион» Элазар Гутманас – рассказал РИА Новости о том, как создаются материалы и приспособления на их основе, способные быть одновременно заменой человеческой кости, каркасом для врастания костной ткани, фиксирующим приспособлением, способным нести нагрузку (вместо гипса) и емкостью для постепенного выделения антиинфекционных или антиопухолевых лекарств. Также он высказал своё мнение по поводу того, что нужно для того, чтобы молодые российские ученые были интегрированы в мировую науку. 

gutmanas.jpg

– Элазар, вы разрабатываете высокотехнологичные материалы, обладающие целым набором разных функций. Как они называются и для чего нужны?

– Мы работаем в нескольких направлениях. Я остановлюсь на разработке биорезорбируемых нанокомпозитов, способных нести нагрузку. Что значит «биорезорбируемые»? Такой материал должен через несколько месяцев, выполнив свою функцию, полностью раствориться в организме, а его место займёт натуральная/естественная ткань.

Под нанокомпозитами понимается многокомпонентный материал. В нашем случае мы пытаемся имитировать натуральную кость: 70 или более объемных процентов составляет биорезорбируемый наноструктурный апатит – основа кости, а в качестве пластичной связки («клея») вместо коллагена мы используем биорезорбируемый наноструктурный полимер или металл. Наноструктура не только имитирует кость, но и обеспечивает высокую прочность. 

– Основные направления использования прочных биорезорбируемых

материалов – замена человеческой кости или стенты для сердечно-сосудистой системы.

Для чего же нужны саморассасывающиеся заменители кости?

– Современная медицина предпочитает не оставлять в теле, если это возможно, инородные материалы, которые могут вызвать осложнения через длительный промежуток времени. Наши конструкции способны не только нести нагрузку, избавляя пациента от фиксации и повторной операции для её удаления, но и способствуют быстрому заживлению с постепенной заменой имплантата натуральной костной тканью. Это необходимо для пациента с костью, разрушенной в результате аварии или при опухолевом процессе.

Пациенту вживляют скаффолд (пористый каркас) из нашего материала, в котором постепенно прорастают кровеносные сосуды, поставляющие питание для роста кости.

Цель – через несколько месяцев на месте этого каркаса получить натуральную кость. 

– То есть, этот каркас имеет специальные отверстия для сосудов?

– Скаффолд-каркас должен иметь сообщающуюся систему крупных пор. Для врастания кровеносных сосудов размер пор должен быть в диапазоне 50-400 микрон.

Кроме того, в структуре каркаса при его изготовлении мы оставляем 4-5% нанопор размером менее 0,1 микрона. Эти поры в вакууме мы заполняем антибиотиками или антиопухолевыми лекарствами. Из нанопор лекарства выходят медленно, обеспечивая лечение – это как бы местная химиотерапия. 

Технологию получения высокопрочных наноструктурных материалов мы разработали около 30 лет назад – это консолидация наноструктурных порошков при высоких давлениях (до 3 ГПа или 30,000 атмосфер) и комнатной температуре (метод мы назвали «холодное спекание»). При таком подходе наноструктура сохраняется, обеспечивая высокую прочность.

– А с железными имплантами вы не работаете?

– В последние два года мы активно разрабатываем прочные биорезорбируемые наноструктурные материалы и скаффолды на основе железа. Железа довольно много в нашем теле. Проблема биорезорбируемых материалов на основе железа – очень низкая скорость деградации в теле. Наноструктура и добавки наночастиц серебра и окиси железа существенно увеличивают скорость растворения железа, создавая наногальванические пары. 

Хочу отметить, что наночастицы окиси железа обладают магнитными свойствами, их используют в лечении раковых опухолей: к ним стараются прицепить молекулы антиопухолевых лекарств и с помощью магнитного поля доставить те к опухоли. Кроме того, если частицы окиси железа нагреть магнитным полем вблизи опухоли, раковые клетки разрушаются уже при температуре 41-43°C, в то время как обычные клетки выживают и при температуре 45-47°C. Этот метод лечения называют «гипертермия». 

– Участвуете ли вы в совместных проектах с НИТУ «МИСиС»?

– С учеными НИТУ «МИСиС» мы сотрудничаем по теме «Самораспространяющийся высокотемпературный синтез». Наша цель – использование энергии химической реакции для изготовления изделий из материалов с высокой температурой плавления без использования высокотемпературных печей. По теме прочных биорезорбируемых нанокомпозитов мы сотрудничаем с профессором С. Г. Псахье (Институт физики прочности и материаловедения Российской академии наук, Томск).

– Как вы оцениваете федеральную программу поддержки вузов «5-100»? Есть ли, с вашей точки зрения, подвижки в попытках российской науки завоевать утраченные позиции?

– Программа «5-100», несомненно, помогает продвинуть науку в России вперед. Мне кажется, будущий успех российской науки заключается в воспитании и росте молодых учёных и их интеграции в мировое научное сообщество. Для этого необходимо посылать лучших аспирантов и молодых учёных в ведущие университеты и исследовательские институты мира. Это могут быть и совместные работы или проекты с учёными НИТУ «МИСиС», то, что позволит молодым ученым работать на новейшем оборудовании, наладить тесные контакты с зарубежными учеными и стать заменой старшего поколения учёных. Кроме того, совместные статьи сыграют положительную роль в повышении рейтинга. Я готов помочь найти в «Технионе» и в других ведущих университетах научных руководителей 40-50 студентам из России.

Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru


Читать статьи по темам:

перелом имплантаты наномедицина Версия для печати
Ошибка в тексте?
Выдели ее и нажми ctrl + enter
назад

Читать также:

Костные имплантаты из комбинированного материала

Финские и российские ученые разработали костные каркасы для лечения повреждений костей.

читать

Кость вместо металла

Австрийские исследователи разработали методику изготовления хирургических винтов из плотной и твердой средней части бедренной кости человека.

читать

«Железный» полимер

Российские ученые успешно испытали имплантаты губчатых костей на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМПЭ): 100% вживленных образцов успешно прижились.

читать

Сверхэластичные кости

Гибкий полимер, из которого можно печатать заготовки костей, не вызывает иммунного ответа, самостоятельно заполняется клетками и окостеневает естественным образом.

читать

Шелковые кости

Хирургические приспособления из шелкового фиброина могут заменить металлические спицы, штифты, скобы, винты и пластины, с помощью которых фиксируются костные отломки при переломах.

читать