Томские исследователи разработали новаторские биокаркасы, обладающие уникальной способностью изменять свою форму для облегчения процесса имплантации.
Специалисты Томского политехнического университета совместно с коллегами разработали уникальные биомедицинские каркасы («скаффолды») со сложной гироидной структурой. Они способны изменять форму при повышении температуры до значений, типичных для человеческого организма. Эта особенность обеспечивает значительные преимущества при имплантации костных протезов, минимизируя травматизацию окружающих тканей и способствуя лучшей приживаемости конструкции внутри костей, как указано на сайте Десятилетия науки и технологий в России.
Полимерные скаффолды представляют собой большой интерес для регенеративной медицины, позволяя создавать трехмерные биосовместимые каркасные системы сложной геометрии. С применением современных методов 3D-печати возможно изготовление изделий, которые идеально копируют структуру и физико-механические характеристики натуральных тканей организма.
Процесс изготовления скаффолда включает несколько этапов: сначала каркас создается в соответствии с формой дефекта кости. Затем его нагревают, сжимают и охлаждают, чтобы получить временную компактную конфигурацию. Во время хирургического вмешательства врач вводит уменьшенный имплантат в тело пациента через минимальный разрез. По мере нагрева до температуры тела материал восстанавливает изначальную форму, плотно заполняя дефект. Эта технология исключает необходимость в дополнительной механизированной обработке, что делает операцию менее болезненной и травмирующей для пациента. При необходимости врач может дополнительно использовать мягкое местное тепловое воздействие для ускорения процесса.
Лабораторные исследования продемонстрировали высокую эффективность созданных конструкций. Скаффолды, содержащие 10 масс. % полиэтиленгликоля и обладающие гироидной структурой, восстановились на 97% от первоначальной формы спустя 6 минут погружения в воду температурой около 40. Оптимальное восстановление связано с равномерностью теплопередачи и доступностью воды для проникновения внутрь пористых структур.
По словам ученых, дальнейшие исследования будут сосредоточены на изучении механических характеристик и устойчивости к усталости скаффолдов в среде, имитирующей условия нагрузки костной ткани, а также на проведении доклинических испытаний. Эти мероприятия необходимы для выбора наилучшего состава и архитектуры скаффолдов, которые обеспечат высокую способность восстанавливать форму, достаточную прочность и полную биологическую совместимость.
Фото: hi-tech.mail.ru