Ученые узнали, какие имплантаты могут ускорить заживление костей
Исследователи Пермского Политеха (ПНИПУ) выяснили, что имплантаты с особой пористой структурой, напоминающей натуральные пчелиные соты, наиболее эффективно способствуют восстановлению костных тканей. Речь идет об инновационных каркасах Вороного – биорастворимых конструкциях, создаваемых методом 3D-печати и точно воспроизводящих сложную архитектуру губчатой кости человека.
Временные биорастворимые имплантаты, или скаффолды, играют ключевую роль в лечении переломов, артрозов и послеоперационной реабилитации. Они формируют основу для роста новых клеток и постепенно замещаются естественной костной тканью пациента. Критически важным для успеха является показатель жесткости скаффолда. Если каркас недостаточно прочен, он не сможет выдержать нагрузку и преждевременно деформируется, что остановит процесс заживления.
Максимальное соответствие природной кости
«Для наиболее эффективной работы имплантата его модуль упругости обязан быть близок или равен аналогичному показателю настоящей костной ткани», – подчеркнула Юлия Пирогова, аспирантка и младший научный сотрудник лаборатории «Механика биосовместимых материалов и устройств» ПНИПУ.
Команда ученых изготовила методом трехмерной печати образцы имплантатов из полилактида, используя три востребованные технологии: по принципу диаграмм Вороного, на основе BCC-решеток и с использованием гироидных структур. Конструкции первого типа повторяют природные соты, второго – точные кубические решетки, а третьего представляют плавные переплетения без острых граней.
Испытания и впечатляющие результаты
Все лабораторные образцы прошли углубленное тестирование на сжатие, сравнивались с характеристиками естественной губчатой кости. Каркас Вороного продемонстрировал исключительную упругость, показав значение в 766,21 МПа, практически идентичное показателям натуральной костной ткани.
В дополнение исследователи оценили прочность конструкций при экстремальных нагрузках до 4 000 ньютонов (около 400 кг, сопоставимо с давлением на бедро при прыжке). Минимальный процент разрушения элементов зафиксирован у гироидных каркасов (всего 1,2%). Конструкции Вороного показали до 5% повреждений, а решетки BCC – 7,1%.
Перспективы индивидуальной имплантации
«Модели Вороного и гироидные конструкции не только идеально подходят по уровню жесткости к кости, но и обеспечивают наилучшее распределение действующих нагрузок. Это открывает потрясающие возможности для разработки персонализированных имплантатов нового поколения!» – с энтузиазмом отметил Михаил Ташкинов, руководитель лаборатории ПНИПУ.
Источник: www.gazeta.ru
