В Томске создают "вечную" биокомпозитную кость

Специалисты кафедры теоретической и экспериментальной физики Томского политехнического университета (ТПУ) создали технологию нанесения на титановые имплантаты биополимерных покрытий с помощью электронного пучка. Новейшая разработка отличается от современных аналогов более надежным соединением покрытия и имплантата на наноуровне, что резко снижает риск отторжения.

Современные титановые имплантаты помогают восстановить самые сложные кости, разрушенные в результате травм или онкозаболеваний

В настоящее время для того чтобы титановый имплантат не отторгался организмом, на него наносится специальное покрытие на основе кальций-фосфатного соединения (гидроксиапатита). Обычно нанесение покрытия производится с помощью магнетронного напыления, когда под ударами ионов в плазме магнетронного разряда происходит распыление вещества и на поверхности имплантата создается тонкая пленка.

К сожалению, если имплантат длительное время находится в организме, пленка, созданная с помощью магнетронного напыления, может отслаиваться. Таким образом ткани организма соприкасаются с материалом имплантата, что может привести к сильному иммунному ответу: воспалению и полному отторжению имплантата с некрозом (отмиранием) близлежащих тканей. В итоге пациенту приходится принимать сильнодействующие препараты, а в особо тяжелых случаях проводится травматичная операция по удалению имплантата.

Новая технология, разработанная томскими учеными, использует для нанесения покрытий на титан ионно-плазменное осаждение биоактивных покрытий и импульсный электронный пучок, который надежно скрепляет покрытие и имплантат, снижая риск отслоения.

"С помощью импульсного электронного пучка гидроксиапатит "спекается" с верхним слоем титанового образца, их компоненты перемешиваются на наноуровне, — цитирует сайт ТПУ слова одного из участников проекта студентки Физико-технического института ТПУ Екатерины Чудиновой. — Таким образом биопокрытие становится частью имплантата и имитирует шероховатую неровную  поверхность кости. В результате организм не принимает имплантат за инородный объект, при этом не отслаивающийся биоматериал ускоряет процесс регенерации".

Как отмечают разработчики, технология импульсного электронного пучка применяется в различных областях, например, при создании трехмерных матриц (скаффолдов) для выращивания живой ткани с заданными параметрами. Эта технология очень гибкая и позволяет модифицировать поверхностные слои различных материалов.