Ученые Томского политехнического университета (ТПУ) совместно с зарубежными коллегами разработали пористые каркасы (скэффолды) из сплава титана и ниобия с контролируемой пористостью и биоактивным покрытием. Новая технология позволяет имитировать структуру и механические свойства костной ткани, что открывает перспективы создания имплантатов нового поколения. Результаты исследования опубликованы в журнале Ceramics International.
В ортопедии и травматологии одной из главных проблем при восстановлении крупных дефектов костей остается несоответствие упругости имплантатов и живой ткани. Это приводит к так называемому эффекту экранирования напряжений, при котором нагрузка ложится в основном на искусственный материал, а окружающая костная ткань постепенно деградирует.
Разработанные в ТПУ скэффолды воспроизводят пористую архитектуру кости на микро- и макроуровне. Каждый элемент их структуры покрыт биоактивным наноструктурным высокочастотным магнетронным слоем, который защищает материал от коррозии и повышает биосовместимость.
На первом этапе покрытия тестировались на плоских образцах сплава Ti-Nb. Анализ показал, что нанесение слоя улучшает коррозионную стойкость. Затем технология была применена к скэффолдам, изготовленным с помощью 3D-печати. Испытания in vitro выявили, что образцы с повышенным содержанием ниобия (56 ат.%) и биоактивным покрытием обеспечили максимальное отложение кальция и выработку коллагена — ключевых показателей остеогенеза.
В дальнейшем ученые планируют исследовать биоактивные покрытия с другими химическими составами, чтобы повысить эффективность интеграции имплантатов с живыми тканями.
Проект выполнен при поддержке Российского научного фонда с участием специалистов из Румынии, Греции, Германии и Швеции.
Источник: Минобрнауки РФ
Фото: ТПУ
