Специалисты НИТУ «МИСиС» совершили мировой прорыв, создав уникальный гибридный костный имплантат. Его сердцевина выполнена из пористого сверхвысокомолекулярного полиэтилена, а внешняя оболочка – из полиэфирэфиркетона. Удачное сочетание свойств двух полимеров позволило получить имплантат, максимально точно повторяющий структуру естественной кости и обладающий повышенной прочностью и упругостью. Важным преимуществом является и значительное удешевление производства за счет оптимизации расхода материалов.
Совершенные материалы для ортопедии
Сверхвысокомолекулярный полиэтилен (СВМПЭ) и полиэфирэфиркетон (ПЭЭК) – признанные лидеры среди ортопедических материалов. Каждый обладает особым набором характеристик, определяющих его применение при конкретных костных дефектах. СВМПЭ традиционно востребован в эндопротезировании суставов, а ПЭЭК, благодаря исключительной прочности, чаще применяется в спинальной хирургии. Однако высокая стоимость ПЭЭК ограничивает его более широкое использование.
От идеи к инновационному гибриду
Команда Центра композиционных материалов НИТУ «МИСиС» использовала собственную передовую технологию формирования пористых биомиметических структур. Проведя глубокий сравнительный анализ механических свойств модифицированных версий СВМПЭ и ПЭЭК, исследователи предложили революционное решение – гибридный материал, объединяющий лучшие качества обоих полимеров.
Преодолевая ограничения
Исследование выявило, что высокая твердость ПЭЭК создает сложности при создании его пористой модификации: материал начинал крошиться при обработке, что недопустимо в хирургии. Это подтолкнуло ученых к разработке гибридной конструкции, идеально соответствующей естественному строению кости: мягкой трабекулярной сердцевине и твердой кортикальной оболочке.
Имплантат, идентичный натуральной кости
Результатом стал двухкомпонентный цилиндрический имплантат для трубчатых костей. Его мягкая пористая сердцевина из СВМПЭ имитирует трабекулярную кость (прочность ~0,002 ГПа), а твердая оболочка из ПЭЭК соответствует кортикальному слою (прочность ~9 ГПа). Механические испытания подтвердили практически полное соответствие характеристик имплантата параметрам человеческой кости.
Ключевые преимущества новой технологии
Помимо идеального соответствия природной структуре кости, главное достоинство имплантата – его пористая сердцевина. Она позволяет костной ткани пациента естественно прорастать внутрь конструкции. Это означает, что со временем фиксирующие элементы можно будет удалить, а имплантат станет полноценной частью скелета. Дополнительный плюс – экономия дорогостоящего ПЭЭК делает такие решения более доступными.
Перспективные направления развития
Работа над инновацией продолжается активно. Ученые проводят комплексные испытания гибридного материала в условиях, максимально приближенных к реальным. Параллельно ведутся исследования по интеграции биокерамических покрытий на поверхность имплантата для ускоренной регенерации костной ткани.
Пресс-служба НИТУ «МИСиС»
Изображение логотипа с сайта НИТУ МИСИС
Источник: scientificrussia.ru
