Ученые Томского политехнического университета (ТПУ), входящие в международный научный коллектив, разработали революционный композитный материал для костных имплантатов, использующий уникальные свойства графена. Этот новый подход позволяет создавать на поверхности имплантатов биосовместимые электрические схемы, что открывает двери для создания «умных» имплантатов. Результаты работы ученых опубликованы в журнале ACS Applied Materials & Interfaces.
Ведущие медицинские исследования все чаще акцентируют внимание на «умных» имплантатах, которые не только замещают поврежденные ткани, но и отслеживают состояние здоровья пациента и самого имплантата, осуществляют направленную доставку лекарств и стимулируют заживление тканей. Для этого необходима электропроводящая поверхность имплантата, которую удалось создать ученым ТПУ.
Используя метод лазерной обработки, исследователи интегрировали графен в титановую пластину с кальций-фосфатным покрытием — широко используемый материал для имплантатов в ортопедии и стоматологии. Созданный композит продемонстрировал высокую прочность и долговечность, выдержав испытания на истирание и изгиб, а также сохранив стабильные электрические характеристики после миллиона циклов импульсного тока.
Биоматериал прошел тесты на биосовместимость, показав нетоксичность для клеточных культур. В лабораторных условиях ученые культивировали клетки остеосаркомы человека на поверхности композита, что подтвердило его безопасность. Электрические свойства материала сохранялись на протяжении 12 недель в среде, аналогичной человеческому организму.
Эти фундаментальные исследования могут стать основой для создания имплантатов с встроенными датчиками, которые будут сигнализировать о нагрузках и возможных деформациях, а также позволят проводить физиотерапию за счет электрической стимуляции. В ближайшее время команда ТПУ планирует исследовать, как новый материал способствует ускоренному заживлению травм.
Исследование выполнено при поддержке федеральной программы Минобрнауки «Приоритет-2030» и национального проекта «Наука». В исследованиях участвовали сотрудники ТПУ и ведущих университетов Китая и Великобритании.
Источник: Минобрнауки РФ
Фото: ТПУ
