Биокерамические имплантаты для восстановления костных дефектов
Технологии ДВФУ помогут справиться с последствиями травм, онкологических заболеваний и возрастных изменений
Исследования биокерамики, пригодной для имплантации, ведут ученые Института наукоемких технологий и передовых материалов Дальневосточного федерального университета (ИНТиПМ ДВФУ) и Тихоокеанского медицинского университета Минздрава России (ТГМУ). Первые доклинические испытания доказали высокую эффективность методики вживления имплантата в череп лабораторного кролика после трепанации.
Фото: owen beard / unsplash.com
Сотрудники ИНТиПМ в университетской лаборатории современным методом сверхбыстрого спекания впервые синтезировали новый тип инертной биокерамики на основе диоксида циркония, содержащего биоактивный компонент в виде синтетического аналога натуральной кости.
В настоящий момент ученые впервые изучили механизм вживления имплантата в условиях восстановления целостности кости черепа лабораторного кролика после трепанации. Анализ был комплексным и включал в себя гистологические, морфометрические, рентгенологические и гематологические исследования. Важным результатом явилось доказательство высокой биосовместимости созданного в ДВФУ материала.
«Помимо обязательного набора механических и конструкционных характеристик материалы для имплантологии должны обладать сложной совокупностью биосвойств. Они относятся к классу самых сложных по своему назначению и качеству. В данном случае мы решали одну из сложных задач химического инжиниринга — разрабатывали новый эффективный способ получения традиционного инертного биоматериала со сложным набором свойств. При этом мы придавали ему дополнительную функцию биоактивности для обеспечения высокой эффективности его интеграции в костную ткань. Это качество имплантата было достоверно оценено нами совместно с коллегами медицинского профиля»,— пояснил руководитель работ, заведующий лабораторией ИНТиПМ Евгений Папынов.
Изыскания ведутся на средства гранта Российского научного фонда (РНФ) с 2018 года по программе «Проведение исследований научными группами под руководством молодых ученых». Благодаря перспективности тематики и успешным результатам грант был продлен в 2021 году. В ближайшие несколько лет ученые будут совершенствовать методику.
«Данная разработка и ей подобные — проекты действительно уникальные. Во-первых, они являются междисциплинарными и позволяют формировать эксклюзивные компетенции и знания у молодых специалистов. Во-вторых, они инициируются и реализуются молодежью — вовлекаются студенты, аспиранты и даже школьники по программам, которые мы активно реализуем на постоянной основе в нашем институте. Этот инструмент позволяет формировать достойный интеллектуальный потенциал страны»,— отметил директор Института наукоемких технологий и передовых материалов ДВФУ Алексей Огнев.
Институт наукоемких материалов и передовых технологий ДВФУ выполняет комплекс научно-исследовательских работ по различным направлениям, которые интегрированы в образовательный процесс. В передовых исследованиях участвуют бакалавры и магистранты программ «Фундаментальная и прикладная физика», «Фундаментальная химия» и «Материаловедение и управление свойствами материалов». Разработки по направлению «Физика и материаловедение» являются частью стратегической инициативы, реализуемой ИНТиПМ в рамках участия ДВФУ в программе стратегического академического лидерства «Приоритет-2030».
«Rabbit's Cranial Defect Regeneration Using a Fine-grained ZrO2- (15 wt%)HAp Ceramic Implant Fabricated by SPS-RS Technique»; E. K. Papynov, V. I. Apanasevich, N. G. Plekhova, S. V. Zinoviev, E. A. Kotciurbii, O. O. Shichalin, E. B. Modin, O. V. Korshunova, I. S. Afonin, I. O. Evdokimov, A. A. Bardin, I. Yu. Buravlev, A. S. Portnyagin; журнал Ceramics International, февраль 2022 г.