Российские ученые создали керамические импланты, похожие на натуральную кость

Ученые из Владивостока разработали методику, которая позволяет создавать керамические импланты из биоактивных наночастиц силиката кальция, которые стимулируют рост кости и почти неотличимы от нее по структуре и свойствам. О первых результатах опытов с этим биоматериалом сообщила пресс-служба Российского научного фонда со ссылкой на статью в научном журнале Progress in Natural Science: Materials International.

"Обычный протез из силиката кальция, который будет инертен в организме, получить довольно просто. А чтобы сделать его биологически активным, надо применять специальные технологии, включая новые и малоизученные", - рассказал заведующий лабораторией Института химии Дальневосточного отделения Российской академии наук (РАН) Евгений Папынов.

В последние годы ученые, инженеры и медики начали активно работать над созданием биоматериалов, которые были бы не просто совместимы с живыми тканями и не вызывали реакцию иммунитета, но и помогали им восстанавливаться. К примеру, год назад ученые из Санкт-Петербургского государственного университета создали новый вид жидкой керамики, которая могла позволить сделать производство коронок для зубов гораздо дешевле и идеально приспособить их к особенностям каждого пациента. Ученые из Института теоретической и экспериментальной биофизики РАН в Пущино создали полноценную замену для сухожилий из полимеров и композитных материалов, которая не вызывает воспалений и раздражения и заставляет поврежденные связки срастаться.

Папынов и его коллеги, а также ученые из Дальневосточного федерального университета, Тихоокеанского государственного медицинского университета и Тихоокеанского института биоорганической химии РАН, создали материал, который может выполнять схожую роль и для костей.

Адекватная замена для кости

Он представляет собой комбинацию из двух материалов - керамики и порошка из силиката кальция. Ученые уже применяют их при реставрации костей и борьбе с различными дефектами в их структуре. Авторы новой работы научились использовать порошок для производства керамики, не теряя при этом уникальную пористую структуру гранул силиката кальция, а также поменяли их состав таким образом, что они стали биологически активными.

Для этого ученые модифицировали методику синтеза наночастиц силиката кальция, научившись добавлять внутрь них наночастицы золота, серебра и других присадок и добавок, обладающих бактерицидными свойствами и подавляющими воспаления. Эти же наночастицы, как выяснил Папынов и его команда, можно использовать для производства керамических протезов, пропуская через набор подобных гранул мощные импульсы электрического тока.

"Из одного сырья мы получаем биологически активный наноструктурированный порошок с заданным составом. И при необходимости превращаем его в плотную керамику нужного размера и профиля", - продолжил ученый.

Первые образцы протезов, изготовленные таким образом, специалисты имплантировали в лапы нескольких мышей. Как показали эти опыты, одна из двух версий нового материала не была токсичной и не вызывала воспаления и другие негативные последствия, часто характерные для имплантации уже существующих типов протезов. Вторая версия была менее удачной из-за хрупкости и наличия примесей, что было связано с низкой температурой их обработки.

Как надеются ученые, протезы на базе более удачной версии материала и его более совершенные варианты в ближайшее время поступят в промышленное производство и будут востребованы в области персонализированной медицины.