Сейчас хирургическое удаление — основной способ борьбы со злокачественными опухолями челюстно-лицевой области. Но после операции опухоль часто возвращается, а костные дефекты остаются. Это две главные проблемы, которые нужно решить. Фототермическая терапия — щадящий метод, который точечно уничтожает раковые клетки, не задевая здоровые ткани, и снижает риск рецидива. Умные костные импланты с фототермической функцией могут стать прорывом в лечении таких опухолей.

19 марта 2025 года команда ученых опубликовала исследование в Journal of Advanced Ceramics. Они создали новый биокерамический каркас из GO/SiOC/Si₃N₄ с помощью 3D-печати (SLA-технологии). Разработали метод подготовки суспензии и теорию для оптимизации процесса.

Модифицированный полисилоксан здесь играет двойную роль:

• связующее для керамической суспензии,
• основа для SiOC.

При обжиге удалось избежать разрушения GO (оксида графена), что улучшило остеоиндуктивные свойства материала.

Ученые предложили метод подготовки фототермической суспензии для 3D-печати и оптимизировали процесс. Создали модель, которая связывает параметры печати (мощность лазера, скорость) с составом материала. Это повысило точность печати на 12,5%.

Получились пористые каркасы с содержанием GO от 0 до 0,8%. Их обжигали при 1000–1300 °C, медленно нагревая (2 °C/мин). Отклонение толщины стенок — не больше ±100 мкм. Прочность каркаса с 0,2% GO после обжига при 1300 °C достигла 41,88 МПа. Полиорганосилоксан при 600 °C превратился в аморфный SiOC — это подтвердил рентгеноструктурный анализ.

Обычно при печати SLA детали прокаливают на воздухе, чтобы выжечь органику. Но GO в таких условиях разрушается. Здесь же использовали бескислородную среду — полисилоксан разлагался в SiOC, а GO сохранил свою структуру. Это подтвердили снимки под микроскопом.

Каркасы GO/SiOC/Si₃N₄ показали отличные свойства:

• под лазером 808 нм (1 Вт/см²) нагреваются до 115 °C за 10 минут,
• в условиях, близких к коже, — до 47,8 °C,
• биосовместимы: клетки активно размножаются, особенно на образце с 0,2% GO.

Если технология дойдет до клиник, врачи получат импланты, которые:

• восстанавливают кость,
• убивают остаточные раковые клетки при облучении,
• снижают риск рецидива.
  Это особенно важно для челюстно-лицевой хирургии, где реконструкция сложна, а рецидивы часты.

Исследование не учитывает долгосрочное поведение оксида графена в организме. Этот оксид может со временем разлагаться, и его продукты распада теоретически способны вызывать воспаление. Нужны дополнительные тесты in vivo.

Ранее российские ученые научились управлять свойствами графена с помощью лазера.