Биоинженеры МИСИС подобрали перспективные составы для 3D-печати ортопедических имплантатов
Учёные Университета МИСИС выяснили, как ведут себя костные имплантаты на основе биоразлагаемых композиционных материалов после установки пациенту. Для этого они исследовали свойства 3D-печатных материалов на основе полилактида с различными наполнителями в условиях, имитирующих организм человека.
До сих пор недостаточно изучено, как именно растворение в теле человека влияет на свойства полимерных имплантатов: прочность, структуру, способность взаимодействовать с клетками костной ткани.
«При разработке биоразлагаемых имплантатов важно понимать, как именно материал будет менять свои свойства с течением времени. Мы сравнили два типа наполнителей для полилактида и показали, что гидроксиапатит обеспечивает лучшее сочетание механической стабильности и биологической активности, тогда как диоксид кремния, напротив, приводит к охрупчиванию и более быстрой потере прочности. Эти результаты помогут разработчикам осознанно выбирать состав в зависимости от требуемых характеристик будущего изделия», — сказала к.ф.-м.н., научный сотрудник научно-образовательной лаборатории тканевой инженерии и регенеративной медицины НИТУ МИСИС Анна Черемных.
Наиболее перспективными среди изученных оказались композиции с гидроксиапатитом, особенно в концентрации 10–15 масс. %. Учёные продемонстрировали оптимальное сочетание механических характеристик, были безопасны для клеток и наиболее эффективно стимулировали их адгезию. Подробности — в журнале Journal of Polymer Research (Q2).
«Клетки активнее цеплялись за поверхность образцов, уже прошедших стадию биодеградации, чем за только что напечатанные — особенно если в составе был гидроксиапатит, тот же минерал, из которого состоит костная ткань. Это говорит о том, что в процессе растворения поверхность имплантата становится более благоприятной для прикрепления клеток, которые участвуют в восстановлении кости», — сказал д.ф.-м.н. Фёдор Сенатов, директор Института биомедицинской инженерии НИТУ МИСИС.
Как отметила ректор НИТУ МИСИС Алевтина Черникова, в университете по госпрограмме «Приоритет-2030» реализуется стратегический технологический проект «Биомедицинская инженерия и биоматериалы», ключевая задача которого – создание и коммерциализация продуктов и технологий, подготовка инженеров для быстро развивающейся отрасли. Учёные вуза разрабатывают решения, которые улучшают качество жизни миллионов людей, облегчают и ускоряют терапию в сложных медицинских случаях.
Работа выполнена при поддержке Российского научного фонда (грант №24-23-00442).
Об университете
Университет МИСИС — ведущий вуз в области создания, внедрения и применения новых технологий и материалов. Первым в России получил статус «Национальный исследовательский технологический университет». Входит в ТОП-5 лучших вузов страны по версии Round University Rankings и в топ-10 согласно рейтингам Times Higher Education (THE) и Interfax. В составе: 10 институтов, 6 филиалов – четыре в России и два за рубежом; 48 исследовательских лабораторий и инжиниринговых центров. Основные направления: создание инновационных материалов для микроэлектроники, космоса, ядерной и солнечной энергетики и др.; металлургия; аддитивное производство; горное дело; биоинженерия; ИТ и машинное обучение; квантовые технологии и коммуникации; инжиниринг; промышленный дизайн; технологическое искусство; экономика и инноватика. Университет занимает лидерские позиции в госпрограмме Минобрнауки России «Приоритет-2030» и федеральном проекте «Передовые инженерные школы». Является участником пилотного проекта по совершенствованию системы высшего образования.
