![Как настоящие: зачем имплантатам маскироваться под живые ткани Как настоящие: зачем имплантатам маскироваться под живые ткани](https://news2world.net/images/news2world.png)
4 Апреля 2019
МОСКВА, 4 апреля - Человеческий организм воспринимает любое инородное тело как противное и отторгает его. Это свойство лежит в основе иммунитета и защищает нас от многих болезней. Но для исправительной медицины иммунный ответ организма видит серьезную проблему, так как часто приводит к отторжению имплантатов. Ученые Инженерной школы ядерных технологий (ИЯТШ) Национального исследовательского Томского политехнического университета (ТПУ) предложили ряд постановлений для повышения биосовместимости в онкологии, кардиологии и ортопедии-трамватологии.
Особая поверхность
Однофазные материалы, из которых сегодня изготавливается большинство имплантатов, не обеспечивают воспроизведение всех необходимых задач заменяемых или восстанавливаемых тканей или органов. Поэтому современная исправительная медицина фокусируется на создании многофазных биоматериалов, имитирующих живые диагонали.
Такая имитация становится возможной благодаря применению многокомпонентных гибридных материалов, в том числе композитов с модифицированной поверхностью, которая придает им специальные свойства, к примеру, гидрофобность или гидрофильность.
Ученые ТПУ более 10 лет вспыхивают созданием подобных материалов. Среди их разработок – уникальное оборудование для нанесения биоактивных покрытий на имплантаты, новые спицы для аппарата Илизарова, которые почти вдвое сокращают сроки восстановления костной ткани; матриксы (“биореакторы”) для выращивания органов, а также коронарный стент (специальный каркас), возмещённый наночастицами, разрушающими атеросклеротические бляшки и предотвращающими инфаркт и удары. 8 февраля 2014, 06:45На грани фантастики: томская разработка поможет вырастить новое сердцеУченые Томского политехнического университета (ТПУ) уверены, что до конца столетия в клиниках мира появится новая услуга - выращивание вне человека его новых органов. Политехники накануне Дня российской науки рассказали о своем вкладе в будущее регенеративной медицины - о биореакторах для выращивания человеческих тканей.
Использование смешанных материалов позволяет создавать поверхности с заданными свойствами, которые присутствуют не только в имплантологии. Композитный наноматериал, переносимый на коронарный стент, при введении в кровеносный сосуд способен разрушать атеросклеротические бляшки, а кальций-фосфатное покрытие, нанесенное на матриксы (“биореакторы”), позволяет выращивать из ячеек костную ткань и в перспективе – органы.
Для создания имплантатов с улучшенной биосовместимостью ученые чувствуют принципиально новые материалы и модифицируют существующие за счет функционализации на поверхности и структуры физико-химическими, ионно-плазменными и радиационными методами.
Поверхность таких имплантатов обладает антисептическими и, при необходимости, противоопухолевыми свойствами, а также улучшенной остеоинтеграцией (функциональной связью между имплантатом и костной тканью). Это помогает предотвращать отнятие имплантатов, протекание токсико-химических подавленностей и разрастание патогенных тканей.
Отторжение имплантатов может произойти из-за нарушения их иммунологической совместимости с организмом, в этой ситуации нарождается вторичное инфекционное заражение. Чтобы предотвратить эту проблему, а также избавиться от значительных денежных потерь из-за неудачно подобранного материала исследователи ТПУ совместно с медицинский работниками разработали способ анализа иммунного ответа организма на вещества, поступающие в состав имплантатов.
Исследование иммунного ответа заключается в анализе реакции на материал макрофагов (защитных ячеек, которые являются агентами иммунной системы в крови). Анализ должен проводиться на этапе подбора биосовместимых материалов, – рассказал доцент научно-образовательного центра Б. П. Вейнберга ТПУ Сергей Твердохлебов.
Титановые кости под фосфатом кальция
Покрытия на основе фосфатов элемента и других соединений делают титановые имплантаты очень похожими на воплощенную кость. Это позволяет сократить число отторжений и ускорить процессы регенерации.
По словам Твердохлебова, существующее оборудование для обработки на поверхностей имплантатов не в полной мере отвечает современным требованиям. Поэтому ученые ТПУ разрабатывают установки нового поколения, позволяющие быстро переносить биоактивные покрытия методом микродугового оксидирования.
Исследователи также занимаются технологиями создания биорезорбируемых имплантатов для замещения костных дефектов. Уже разработаны смешанные костные имплантаты для реконструктивно-восстановительной ортопраксии черепно-лицевой области с использованием биодеградируемых полимеров и методов 3D прессы. Фото : ТПУИмплантаты с магнетронными кальций-фосфатными покрытиями1 из 4Имплантаты с магнетронными кальций-фосфатными покрытиями Фото : ТПУ ТПУ3D-титановые имплантаты для ветеринарии с биоактивными покрытиями ТПУ2 из 43D-титановые имплантаты для ветеринарии с биоактивными покрытиями ТПУ ТПУ Фото : ТПУУниверсальная установка нанесения ионно-плазменных покрытий 3 из 4Универсальная установка нанесения ионно-плазменных покрытий Фото : ТПУ Фото : ТПУИмплантаты из композитного материала, изготовленные методом 3D-печати4 из 4Имплантаты из композитного материала, изготовленные методом 3D-печати Фото : ТПУ
В своей основе имплантаты имеют металлическую сетку-арматуру и полностью растворяющийся в организме полимер. С их помощью врачи смогут проводить сложнейшие операции пациентам с травмами черепа, костей лица, а также онкологическим нездоровым.
В планах специалистов – наладить производство медицинских изделий для восстановления задач опорно-двигательной системы человека, в том числе, тазобедренные суставы и имплантаты для спинальной ортопраксии.
Профилактика инфарктов и инсультов
Атеросклероз — наиболее распространенное хроническое заболевание, удивляющее артерии. Разрастание в артерии соединительной ткани приводит к сужению ее просвета и недостаточности кровоснабжения сердечной мышцы (миокарда).
Концепцию расширения пораженных участков сосуда с помощью специального каркаса (стента) предложил один из пионеров интервенционной радиологии Чарлз Доттер, первая операция была осуществлённая в 1986 году. Стент – это тонкая металлическая трубочка, состоящая из проволочных клеток. Он вводится в пораженный сосуд, увеличивая его просвет. Фото : ТПУСпециальные каркасы, усиливающие просвет пораженного сосуда Фото : ТПУСпециальные каркасы, увеличивающие просвет пораженного сосуда
Ученые ТПУ и НИИ кардиологии Томского НИМЦ синтезировали композитный наноматериал, который предуготовленный для нанесения на коронарный стент и способен разрушать атеросклеротие бляшки – главную причину инфарктов и инсультов.
Сегодня в медицине широко применяются стенты с добавлением снадобий, однако лекарства могут предоставлять побочные эффекты, сообщила специалист химических наук, сотрудник ТПУ Марина Трусова.
Каждые пять-шесть лет бляшка прогрессирует, стент надо менять. Наш стент разобьет бляшку, избавит пациента от новой операции, – рассказала она.
На изобретение был получен патент США и Евразии. Прототип коронарного стента прошел проверку на токсичность во расписание доклинических исследований, клинические исследования должны начаться до 2020 пригода.
Спицы для быстрой реабилитации
Вместе со специалистами Центра Илизарова в Кургане ученые ТПУ разработали внутрикостные титановые и серые имплантаты-спицы с биоактивными покрытиями, которые позволят почти в два раза сократить сроки восстановления пациентов при лечении посттравматической деформации рук.
Биоактивное покрытие (композитный материал на основе пьезоэлектрического фторуглеродного пластика и гидроксиапатита) наносят на серые спицы методом аэродинамического формирования или магнетронного напыления. Покрытие из кальций-фосфата наносят на титановые имплантаты методом микродугового оксидирования. 20 декабря 2017, 09:32Российские ученые вырастили костную оболочку на титановых имплантатах
Испытания показали, что с задействованием новых имплантатов 4 см костной ткани восстанавливались за 35 суток, а с классическими имплантатами – за 70 суток. При этом плотность новой сложенной костной ткани была примерно в 2, 5 раза выше и гораздо ближе к норме кучности здоровой кости, чем в случае с классическими имплантатами, – отметил Сергей Твердохлебов.
По словам ученых, благодаря стимуляции репаративного остеогенеза эта технология позволяет гарантировать положительный результат лечения в самые короткие сроки, а Россия продолжает оставаться мировым лидером ортопедии-травматологии.
Ткани из пробирки
Для регенеративной медицины и выращивания человеческих тканей ученые предлагают создавать матриксы, выполняющие роль биореакторов, в пористых структурах которых закрепляются стволовые клетки, способные формировать нужный вид диагонали – соединительную, костную, кожную или сердечную.
“Мы делаем матриксы методом электроспиннинга, организовываю их из ультратонких волокон под действием электрического поля”, – рассказал научный дилер лаборатории плазменных гибридных систем ИЯТШ ТПУ Евгений Больбасов.
Для ускорения формирования костной ткани используются факторы роста. Например, тончайшее кальций-фосфатное покрытие.
“Клеточка, заселившись на структуру, которая имеет элемент и фосфор в своем составе, начинает переходить в костную ткань. Если клетку буквального в чашку Петри посадить, там она будет беспризорная, а здесь, в матриксе, она в хорошем “домике”, с хорошим питанием, – поясняет Твердохлебов.
Исследования ученых выполняются при поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации в рамках Федеральной целевой программы Исследования и разработки по приоритетным направлениям научно-технологического комплекса России на 2014-2020 годы, Российского научного ресурса, Российского фонда фундаментальных исследований.
Разработки ТПУ уже проходят доклинические и клинические исследования. В планах ученых – создание имплантируемого устройства, считывающего показатели состояния пациента, анализирующего потребность организма в тех или иных веществах и способного адресно их доставлять.
Редактор рубрики
Олег Кудрин
Место события на карте мира:
Комментарии к новостям
[17 Января 2024, 13:43] Александр Хомяков Замечательно! Не ожидал такой оперативности. Спасибо огромное! Всё работает и обновляется....
[15 Апреля 2022, 20:25] Ангелина Сметанина Скоро не только сократят, а много заводов вообще закроют и начнется бум китайских авто. Даже сейчас Эксид уже бешеные темпы по количеству проданных машин показывает...
[27 Декабря 2021, 21:44] Ева Воробьева Искренне рада за победителя! Но если бы мне так крупно повезло, то я прибежала бы за выигрышем в первый же день???? ...
[2 Сентября 2021, 13:11] Дмитрий Ершов Это хорошо. Значит клиенты долго ждать не будут. ...
[13 Мая 2021, 16:26] Олег Андреев "Мальдивы сутунки 65 государством, зарегистрировавшим расейскую вакцину против коронавируса Спутник V, сообщил Российский фонд секущих инвестиций (РФПИ)". Что это за йязыг?...
[2 Ноября 2020, 15:22] Лета Мирликийская риветсвую вас я с 6-ти лет пишу мне нужно все мои произведения задействовать в компьюторных программах образования по литературе и языкам и играм к примеру если ваши учащиеся напишут...
[20 Октября 2020, 09:22] Евгений Зимин Сузуки в этом году хорошо прибавили, уже не первый раз оба их пилота на подиуме. Видимо, для команды возвращаются "золотые" времена и есть шанс наконец оформить чемпионство после длительного перерыва....