В Санкт-Петербурге создают полимерный материал для операций по замене суставов

Свойства некоторых полимеров, которые уже разрешены для использования в медицине, изучили ученые из Санкт-Петербургского политехнического университета, а также из Санкт-Петербургского государственного технологического института и медицинского центра имени Алмазова.

Эти исследования — часть работы над созданием материала для замены костей, который был бы совместим с телом человека и похож на настоящую кость.

Обычно при замене суставов во время операций используют титановые сплавы, потому что они прочные и хорошо совместимы с организмом. Но иногда такие сплавы могут вызывать разрушение тканей вокруг места, где кость соединяется с имплантатом. Поэтому ученые ищут замену титановым сплавам. Они хотят использовать полимеры, чтобы создавать материалы, которые будут подходить каждому пациенту индивидуально прямо во время операции.

В ПИШ «Цифровой инжиниринг» СПбПУ создали научную группу, чтобы разработать новый полимерный материал для эндопротезирования. Участники группы ищут идеальный состав полимера, который будет прочным и совместимым с тканями человека.

Существуют новые материалы, которые позволят быстро и дешево создавать протезы. Изготовить имплантат можно будет прямо перед операцией. Но для медицинских полимеров есть много важных требований. Нужно понять, как они влияют на свойства имплантата, не вызовет ли он отторжение у организма, сможет ли прижиться в кости и как поведет себя со временем, — отметили в пресс-службе СПбПУ.

Ученые взяли несколько полимеров, которые используют в медицине и совместимы с живыми тканями. Эти полимеры обычно называют термопластами.

Исследователи напечатали экспериментальные образцы на 3D-принтере, который применяют в промышленности. Затем они изучили, как высокие температуры при печати влияют на свойства полимеров. Для этого использовали разные методы: инфракрасную спектроскопию, дифференциальную сканирующую калориметрию, рентгеновскую дифракцию и другие.

Особое внимание уделили тому, как полимеры взаимодействуют с жидкостями. Для этого их надолго погрузили в плазму крови и дистиллированную воду.

Мы взяли образцы, которые получили, и проверили их. Чтобы изучить их структуру, мы посмотрели на них под микроскопом, а перед этим охладили в жидком азоте. Это помогло нам увидеть поры, которые появились в материале после 3D-печати, и понять, как этот материал ведет себя при разных условиях.

Мы хотим создать имплант с открытой пористой структурой, чтобы он мог соединиться с костью. Для этого нужно все точно рассчитать.

Кроме того, мы изучили инфракрасные спектры образцов, провели другие исследования, чтобы узнать больше о свойствах материала. Мы также проанализировали структуру образцов с помощью рентгена, — отметил старший научный сотрудник ПИШ СПбПУ, кандидат технических наук Илья Керестень.

В ближайшее время исследователи планируют определить идеальный состав материала. После этого они смогут провести испытания на животных.

Ранее ученые из Томска разработали протез из нанокерамики для замены костей.

08.12.2024