Химики МГУ создали материал с ускоренным врастанием в костную ткань

Химики МГУ создали материал с ускоренным врастанием в костную ткань

Химики создали керамические матриксы из смешанных фосфатов кальция и щелочных металлов для регенерации костной ткани. Ученые апробировали схему создания макропористых каркасов, включающую 3D-печать моделей

Сотрудники химического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова
создали керамические матриксы из смешанных фосфатов кальция
и щелочных металлов для регенерации костной ткани. Ученые
апробировали технологическую схему создания таких
матриксов — макропористых каркасов, включающую 3D-печать
моделей с разрешением отдельных деталей до 50 мкм.
Результаты исследования опубликованы в нескольких выпусках журнала «Неорганические материалы».
Работа выполнялась в рамках пятилетнего цикла исследований,
поддержанных грантом Российского научного фонда (РНФ).

Имплантаты из собственной костной ткани (аутогенные)
до сих пор считаются «золотым стандартом»
в реконструктивной ортопедической и челюстно-лицевой
хирургии. Тем не менее, целый ряд обстоятельств медицинского
и этического характера делает перспективными синтетические
материалы на основе биологически совместимых веществ. Для
восстановления костной ткани помимо биохимически активных веществ
и клеток необходимо наличие слаборастворимого каркаса —
матрикса, который должен деградировать с той же
скоростью, с которой происходит образование новой кости,
и обладать определенными прочностными свойствами,
а также проницаемостью. 

Первые попытки применения кальцийфосфатной керамики
в медицине относятся к 1920-ым годам. Начиная
с 1970-ых подобные материалы уже упоминаются как
биокерамика, а в 1988 в Киото (Япония) состоялся
первый биокерамический симпозиум. Рынок биосовместимой керамики
в течение последних лет демонстрируют достаточно высокие
показатели (оборот более $3 млрд в 2017 г
и рост около 8% в год); потребности отечественного
здравоохранения в костных имплантатах оцениваются
на уровне 200 тысяч единиц в год.

«Широкое коммерческое применение кальцийфосфатной биокерамики
в стоматологии и хирургии состоялось
в значительной степени благодаря достижениям ученых
из США, Европы и Японии в 1970-80 гг; свой
вклад внесли и российские исследователи. Примерно
тогда же возникла идея, что эта керамика должна быть
пористой (в идеале — как пена); собственно, это уже
и есть биокерамический матрикс»
, — комментирует
руководитель исследования, доцент, кандидат химических
наук Валерий Путляев.

Сотрудники химического факультета МГУ занимаются созданием
пористой биокерамики с 2003 года.«Необходимо
отметить, что значительный стимул исследованиям в этой
области придал покойный академик РАН Ю. Д. Третьяков. Сейчас
в исследованиях так или иначе заняты сотрудники химического
факультета, факультета наук о материалах, факультета
фундаментальной медицины, НИИ механики МГУ, а также наши
коллеги из других организаций, в том числе нескольких
институтов РАН», 
— рассказал о масштабе
работы и. о. декана химического факультета МГУ,
член-корр. РАН Степан Калмыков.

Сотрудники МГУ спроектировали и изготовили ряд керамических
композитных матриксов на основе смешанных фосфатов
кальция-натрия-калия с архитектурой Кельвина и высокой
проницаемостью. Архитектура Кельвина — одна из моделей
строения регулярного пористого материала на основе плотно
сложенных октаэдров с обрезанными вершинами, предложенная
Уильямом Томсоном (известным, как Кельвин) еще в конце
XIX века. Пористость материала необходима для ускоренного
врастания в нее регенерируемой костной ткани. Российские
ученые разработали технологическую схему изготовления матриксов
с использованием стереолитографической 3D-печати. Результаты
исследования биосовместимости материалов с культурой клеток
фибробластов человека показали, что матриксы не являются
цитотоксичными; в настоящее время активно ведутся
доклинические исследования поведения таких матриксов при
их имплантировании в костные дефекты малых лабораторных
животных.

Пресс-служба МГУ

scientificrussia.ru