Российские ученые создали биоразлагаемые импланты для сращивания позвонков

Спинальные кейджи – это конструкции, которые устанавливаются на место разрушения межпозвоночного диска с целью сращивания соседних позвонков в случае травмы или заболевания.

Для создания подобных конструкций используют неразлагающиеся материалы. Они остаются в организме навсегда и могут стать причиной развития заболеваний, а также спровоцировать осложнения.

Ученые из Курчатовского института разработали биодеградируемый имплантат, соединяющий позвонки и заменяемый костной тканью пациента спустя определенный промежуток времени.

Исследователи НИЦ "Курчатовского института" по эскизам медиков в лаборатории полимерных материалов разработали модель кейджа, а затем изготовили его на основе снимка КТ пациента на компьютерном 3D-принтере.

Имплантат представляет собой конструкцию из полимерных материалов: каркас, на который возложена вся нагрузка, и зона пористой структуры.

"Костная ткань обладает большой пористостью, от 50 до 90%, и на то есть ряд причин – диффузия питательных веществ, выведение различных продуктов из организма. Поэтому одно из требований к имплантату – пористость", – рассказывает Никита Седуш, начальник лаборатории полимерных материалов.

Вопрос, как создать такую пористость структуры, был главным при проектировании. Инженеры применили метод элементарных ячеек, построенный на основе поверхности из гироида. В данном случае параметры рассчитываются математическим путем и изменяются за счет регулировки пористости полученного материала и его механических свойств.

Это дает возможность подстраивать имплантат под кость, в которую он будет вставлен. Например, шейный и поясничный отделы позвоночника будут иметь различные структуры ячейки для кейджа.

Такую непростую геометрию сложно воплотить на практике, так как классические способы обработки материала здесь уже не работают. Аддитивные технологии (3D печать) позволяют создавать изделия нужных размеров и формы, а также управлять их свойствами.

Эти технологии дают возможность создавать как стандартные, так персонализированные изделия. Кейдж можно изготовить, точно повторяя позвонки пациента, что позволит максимально компенсировать изменения анатомического строения в результате травмы.

Следующим этапом было получение биологического деградирующего материала, который будет соответствовать необходимым характеристикам. Исследование показало, что заменой неразлагающимся материалам может послужить полилактид. Кейдж, выполненный из него, полностью разлагается во время послеоперационного периода. Проведенные испытания подтвердили его способность выдерживать нагрузку до 500 кг.

Уже изготовлены пилотные образцы имплантатов, которые будут испытаны в ближайшем будущем на животных.

"Преимущество изделий в том, что они одновременно и биодеградируемые, и персонализированные. Аналогов в российской медицине пока нет", – комментирует Седуш.

Ученые работают над созданием биоактивного покрытия для кейджа, которое может ускорить процесс сращения позвонков.

0 комментариев