Российские учёные работают над созданием нового материала для эндопротезирования. Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого (СПбПУ) совместно с коллегами из Санкт-Петербургского государственного технологического института (СПбГТИ) и Национального медицинского исследовательского центра имени В.А. Алмазова (НМИЦ им. В. А. Алмазова) проводит исследование физических и химических свойств полимеров-термопластов, одобренных для медицинского применения. Основная цель — создание материала для эндопротезирования с высокой биосовместимостью, максимально соответствующего структуре человеческой кости.
В данный момент при хирургических операциях по замене суставов преимущественно используются титановые сплавы, отличающиеся высокой прочностью и хорошей совместимостью с тканями организма. Однако существует риск, что такие материалы могут вызвать разрушение ткани в месте контакта с имплантатом.
Альтернативой титановым сплавам могут стать полимеры-реактопласты, позволяющие создавать индивидуальный состав непосредственно во время операции. Для работы над созданием новых полимерных материалов в ПИШ «Цифровой инжиниринг» СПбПУ была сформирована научная группа.
В ходе исследования учёные изучили несколько биосовместимых полимеров-термопластов и их поведение при различных внешних воздействиях. Образцы были напечатаны на промышленном 3D-принтере, а затем исследованы с помощью инфракрасной спектроскопии, дифференциальной сканирующей калориметрии, рентгеновской дифракции и других методов. Особое внимание было уделено взаимодействию образцов с жидкостями, включая плазму крови и дистиллированную воду.
Полученные результаты показали, что 3D-печать влияет на свойства материала. Для изучения изменений образцы подвергали механическому воздействию, охлаждали в жидком азоте и исследовали с помощью сканирующей электронной микроскопии. Это позволило измерить поры, образовавшиеся в материале, и определить реологическое поведение материалов. Создание открытой пористой структуры может способствовать остеоинтеграции, то есть «прорастанию» кости в имплантат.
Проект получил поддержку Министерства науки и высшего образования Российской Федерации в рамках федерального проекта «Передовые инженерные школы». Ожидается, что результаты исследования помогут создать новый материал для эндопротезирования, который улучшит качество жизни пациентов и снизит риск осложнений после операций.
