4 Апреля 2019
МОСКВА, 4 апреля - Человеческий организм воспринимает любое инородное тело как враждебное и отторгает его. Это свойство лежит в основе иммунитета и защищает нас от многих болезней. Но для исправительной медицины иммунный ответ организма знакомит серьезную проблему, так как часто приводит к отторжению имплантатов. Ученые Инженерной школы ядерных технологий (ИЯТШ) Национального исследовательского Томского политехнического университета (ТПУ) предложили ряд решений для повышения биосовместимости в онкологии, кардиологии и ортопедии-трамватологии.
Особая поверхность
Однофазные материалы, из которых сегодня изготавливается большинство имплантатов, не обеспечивают воспроизведение всех необходимых роль заменяемых или восстанавливаемых тканей или органов. Поэтому современная исправительная медицина фокусируется на создании многофазных биоматериалов, имитирующих живые материи.
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 занимаются 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), усеянный наночастицами, разрушающими атеросклеротические бляхи и предотвращающими инфаркт и инсульты. 8 февраля 2014, 06:45На грани фантастики: томская разработка поможет вырастить новое сердцеУченые Томского политехнического университета (ТПУ) уверены, что до конца столетия в больницах 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 употребляются не только в имплантологии. Композитный наноматериал, причиняемый на коронарный стент, при введении в кровеносный сосуд похожий разрушать атеросклеротические бляшки, а кальций-фосфатное покрытие, нанесенное на матриксы (“биореакторы”), позволяет выращивать из клеток костную ткань и в перспективе – органы.
Для создания имплантатов с улучшенной биосовместимостью ученые готовят принципиально новые материалы и модифицируют существующие за счет функционализации 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 реакций и разрастание патогенных тканей.
Отторжение имплантатов может произойти из-за нарушения их иммунологической совместимости с организмом, в этой ситуации показывается вторичное инфекционное заражение. Чтобы предотвратить эту проблему, а также избавиться от значительных денежных потерь из-за неудачно подобранного шифера, исследователи ТПУ совместно с медиками разработали способ анализа иммунного ответа организма на вещества, входящие в состав имплантатов.
Исследование иммунного ответа заключается в анализе реакции на материал макрофагов (защитных клеток, которые являются брокерами иммунной системы в крови). Анализ должен проводиться на этапе подбора биосовместимых материалов, – рассказал учитель научно-образовательного центра Б. П. Вейнберга ТПУ Сергей Твердохлебов.
Титановые брани под фосфатом кальция
Покрытия на основе фосфатов кальция и других соединений оформляют титановые имплантаты очень похожими на настоящую кость. Это допускает уменьшить число отторжений и оживить процессы регенерации.
По словам Твердохлебова, существующее оборудование для обработки поверхностей имплантатов не в развернутой мере отвечает современным требованиям. Поэтому ученые ТПУ разрабатывают установки нового поколения, позволяющие уверенного наносить биоактивные покрытия методом микродугового оксидирования.
Исследователи также занимаются методиками создания биорезорбируемых имплантатов для замещения костных дефектов. Уже созданным гибридные костные имплантаты для реконструктивно-восстановительной хирургии черепно-лицевой области с использованием биодеградируемых полимеров и методов 3D печати. 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 шифера, изготовленные методом 3D-печати Фото : ТПУ
В своей основе имплантаты имеют металлическую сетку-арматуру и полностью растворяющийся в организме эластомер. С их помощью эскулапы смогут проводить сложнейшие операции клиентам с травмами черепа, костей лица, а также раковым больным.
В планах специалистов – наладить производство медицинских изделий для восстановления функций опорно-двигательной системы человека, в том числе, тазобедренные суставы и имплантаты для спинномозговой хирургии.
Профилактика инфарктов и инсультов
Атеросклероз — наиболее распространенное хроническое заболевание, поражающее артерии. Разрастание в артерии соединительной ткани приводит к сужению ее просвета и неполноты кровоснабжения сердечной мышцы (миокарда).
Концепцию расширения пораженных участков сосуда с помощью специального остова (стента) предложил какой-то из пионеров интервенционной радиологии Чарлз Доттер, первая операция становилась произведена в 1986 году. Стент – это тонкая пронзительная трубочка, состоящая из проволочных ячеек. Он вводится в пораженный сосуд, увеличивая его просвет. Фото : ТПУСпециальные каркасы, увеличивающие просвет пораженного сосуда Фото : ТПУСпециальные остовы, увеличивающие просвет пораженного резервуара
Ученые ТПУ и НИИ кардиологии Томского НИМЦ синтезировали композитный наноматериал, который предназначен для нанесения на венечный стент и способен разрушать атеросклеротие бляшки – главную причину инфарктов и инсультов.
Сегодня в врачебная науке широко применяются стенты с наличием лекарств, однако лекарства могут давать побочные эффекты, сообщила доктор химических наук, сотрудник ТПУ Марина Трусова.
Каждые пять-шесть лет бляшка прогрессирует, стент надо менять. Наш стент разобьет бляшку, избавит пациента от новой операции, – поведала она.
На открытие был получен патент США и Евразии. Прототип коронарного стента прошел проверку на токсичность во время доклинических исследований, тяжелые испытания должны начаться до 2020 года.
Спицы для быстрой реабилитации
Вместе со работниками Центра Илизарова в Кургане ученые ТПУ разработали внутрикостные титановые и стальные имплантаты-спицы с биоактивными покрытиями, которые позволят почти в два раза сократить сроки восстановления пациентов при лечении посттравматической неправильности конечностей.
Биоактивное покрытие (композитный шифер на основе пьезоэлектрического фторуглеродного пластика и гидроксиапатита) наносят на стальные спицы методом аэродинамического создания 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 применением новых имплантатов 4 см костной ткани восстанавливались за 35 суток, а с традиционными имплантатами – за 70 один дней. При этом плотность новой сформированной костной ткани была примерно в 2, 5 раза круче и гораздо ближе к норме плотности здоровой кости, чем в случае с классическими имплантатами, – отметил Сергей Твердохлебов.
По словам ученых, благодаря активизации репаративного остеогенеза эта технология допускает гарантировать положительный результат лечения в самые короткие сроки, а Россия продолжает оставаться мировым руководителем ортопедии-травматологии.
Ткани из пробирки
Для регенеративной врачебная науки и выращивания человеческих тканей ученые предлагают создавать матриксы, делающие роль биореакторов, в ноздреватых структурах которых закрепляются стволовые клетки, способные формировать нужный вид ткани – соединительную, костную, кожную или сердечную.
“Мы изготавливаем матриксы методом электроспиннинга, формируя их из ультратонких волокон под действием электрического поля”, – рассказал научный сотрудник лаборатории плазменных гибридных систем ИЯТШ ТПУ Евгений Больбасов.
Для форсирования формирования костной ткани используются резоны роста. Например, изящнейшее кальций-фосфатное покрытие.
“Клеточка, колонизовался на структуру, которая имеет кальций и фосфор в своем составе, начинает переходить в костную ткань. Если клетку просто в чашку Петри усадить, там она будет бездомная, а здесь, в матриксе, она в хорошем “домике”, с хорошим питанием, – поясняет Твердохлебов.
Исследования ученых осуществляются при поддержке Министерства памятки и высшего образования Российской Федерации в рамках Федеральной целевой оболочки Исследования и разработки по первенствующим направлениям научно-технологического комплекса России на 2014-2020 годы, Российского научного фонда, Российского фонда основных исследований.
Разработки ТПУ уже проходят доклинические и клинические исследования. В планах ученых – создание имплантируемого устройства, считывающего показатели техническое состояния пациента, анализирующего потребность организма в тех или иных веществах и способного адресно их перевозить.
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....