Российские ученые создали биоразлагаемые имплантаты с эффектом памяти формы
Ученые Томского политехнического университета совместно с коллегами из других научных центров разработали и напечатали на 3D-принтере биоразлагаемые конструкции — скэффолды, обладающие эффектом памяти формы. Эти уникальные материалы открывают новые возможности в медицине, особенно в сфере восстановления костной ткани. Разработка была представлена с учетом современных технологий и опубликована в журнале Advanced Composites and Hybrid Materials.
Скэффолды — это структуры, которые имитируют внеклеточный каркас. При их имплантации клетки организма заполняют конструкцию и создают новые ткани в области повреждения. Материалы, созданные на основе полимолочной кислоты (PLA) с добавлением наночастиц магнетита (Fe3O4), обладают возможностью «запоминать» заданную форму и восстанавливать ее при воздействии высокой температуры.
В пресс-службе Минобрнауки РФ подчеркнули, что одна из главных проблем современной медицины — восстановление костной ткани при критических дефектах. Для таких случаев требуются имплантаты с заданными механическими характеристиками, которые обеспечат стабильность и стимулируют регенерацию. Исследования показали, что скэффолды на основе PLA с добавлением магнетита при воздействии горячей воды восстанавливают форму на 85%, тогда как конструкции из чистой полимолочной кислоты — лишь на 75%. Максимальная скорость восстановления была зафиксирована у образцов с наименьшей плотностью заполнения.
Сотрудники ТПУ разработали несколько вариантов скэффолдов с коэффициентом заполнения от 30% до 100%. Эксперименты проводились с использованием рамановской спектроскопии, рентгеновской дифракции и других методов анализа. Все образцы продемонстрировали полное восстановление первоначальной формы, независимо от геометрии.
Созданные конструкции обладают высоким потенциалом в персонализированной медицине. По словам одного из авторов исследования, директора международного научно-исследовательского центра «Пьезо- и магнитоэлектрические материалы» ТПУ Романа Сурменева, такие имплантаты можно применять не только для регенерации костей, но и для создания искусственных мышц или мягкой робототехники.
Проект был реализован при поддержке Российского научного фонда и администрации Томской области. В исследовательской группе, помимо ученых ТПУ, участвовали представители Института физики прочности и материаловедения СО РАН, Томского государственного университета и Университета Авейру (Португалия).
Новая разработка демонстрирует важность междисциплинарного подхода и международного сотрудничества в науке.
Ранее мы писали о том, что российский программист готовит первое в России «нейрокладбище».
