Биоинженеры МИСИС подобрали перспективные составы для 3D‑печати ортопедических имплантатов

Ученые Университета МИСИС выяснили, как ведут себя костные имплантаты на основе биоразлагаемых композиционных материалов после установки пациенту. Для этого они исследовали свойства 3D-печатных материалов на основе полилактида с различными наполнителями в условиях, имитирующих организм человека.

До сих пор недостаточно изучено, как именно растворение в теле человека влияет на свойства полимерных имплантатов: прочность, структуру, способность взаимодействовать с клетками костной ткани.

«При разработке биоразлагаемых имплантатов важно понимать, как именно материал будет менять свои свойства с течением времени. Мы сравнили два типа наполнителей для полилактида и показали, что гидроксиапатит обеспечивает лучшее сочетание механической стабильности и биологической активности, тогда как диоксид кремния, напротив, приводит к охрупчиванию и более быстрой потере прочности. Эти результаты помогут разработчикам осознанно выбирать состав в зависимости от требуемых характеристик будущего изделия», — сказала к.ф.-м.н., научный сотрудник научно-образовательной лаборатории тканевой инженерии и регенеративной медицины НИТУ МИСИС Анна Черемных.

Наиболее перспективными среди изученных оказались композиции с гидроксиапатитом, особенно в концентрации 10–15 масс. %. Ученые продемонстрировали оптимальное сочетание механических характеристик, были безопасны для клеток и наиболее эффективно стимулировали их адгезию.

«Клетки активнее цеплялись за поверхность образцов, уже прошедших стадию биодеградации, чем за только что напечатанные — особенно если в составе был гидроксиапатит, тот же минерал, из которого состоит костная ткань. Это говорит о том, что в процессе растворения поверхность имплантата становится более благоприятной для прикрепления клеток, которые участвуют в восстановлении кости», — сказал д.ф.-м.н. Федор Сенатов, директор Института биомедицинской инженерии НИТУ МИСИС.