В Центре Мешалкина создали замену титану из «черного алмаза» для протезирования костей

Сейчас наилучшими материалами для протезирования признаны сплавы на основе титана. Однако биоинженеры из Центра Мешалкина в Новосибирске придумали, из чего можно делать более функциональные и удобные протезы. Ученые изобрели сверхлегкий карбидный композит со сквозной пористостью — это инновационный материал, который обещает прийти на замену титану, диоксиду циркония, оксиду алюминия и другим разработкам.

Одна из уникальных особенностей разработки в том, что изобретенный материал становится для организма родным. Со временем импланты из других материалов приходится менять, так как костная ткань не может прорасти в них. Она уплотняется, испытывает давление и со временем разрушается, из-за чего в случае тазобедренного сустава, например, врачам приходится уже через пять лет проводить замену протеза.

«В составе нового сверхлегкого композита — чистый карбид бора, одно из самых химически инертных, химически стойких и прочных соединений: не растворяется кислотами, не коррозируется, в целом „равнодушен“ к биологическому и механическому воздействию, а значит, безопасен», — говорит изобретатель.

Кроме того, он не дает никаких помех на МРТ.

Изобретенная российскими учеными технология позволяет изготавливать изделие нужной формы и структуры с усадкой не более 2%. Все ранее появлявшиеся в мире пористые керамики имеют усадку от 20 до 40%, что препятствовало их медицинскому применению, либо это была керамика без сквозной пористости.

«Есть только 6-7 научных статей в мировой периодике, где вскользь упоминается, что карбид бора можно было бы использовать в качестве основы для имплантата, но ни одного реального эксперимента не состоялось, потому что это один из самых твердых керамических материалов — его называют „черный алмаз“. Сделать из него стандартными методами какую-то сложную форму путем механической обработки или методами горячего прессования, да еще и с пористой структурой, — невозможно», — рассказывает Владимир Хахалкин.

Новосибирским инженерам удалось создать пористую структуру не за счет порообразующих добавок, а естественным путем. В результате в разработке есть сквозные «маршруты выхода», которыми после имплантации смогут воспользоваться и клетки организма для миграции внутрь изделия.

Кроме того, композит впитывает жидкости как губка, поэтому его можно пропитать лекарственными растворами — это может быть важно для лечения людей с онкологией.

Композит можно производить на 100% из российского сырья. Сам цикл производства по себестоимости сопоставим и даже несколько дешевле, чем 3D-печать из титана.

Ученые уже провели первые испытания на лабораторных мышах. Результаты их впечатлили.

«Никаких негативных реакций в месте имплантации нет, а на КТ- и МРТ-снимках видны выраженная интеграция композита в кость, регенерация костной ткани в месте повреждения, а также более плотная фиксация имплантата, чем в случае с гладкой поверхностью изделия из титана», — говорит врач-онколог Александр Жеравин.

Эксперты будут и дальше тестировать разработку. Одна из главных целей — внедрение материала в работу хирургов-ортопедов и онкологов, занимающихся протезированием при онкозаболеваниях костного аппарата.