Фото: Антон ХАРИН. Перейти в Фотобанк КП
Учёные Томского политехнического университета (ТПУ) создали биоразлагаемые скэффолды (каркасы) из полимолочной кислоты с добавлением наночастиц магнетита. Они обладают улучшенными механическими свойствами и эффектом памяти формы, что позволяет имплантатам восстанавливать свою первоначальную форму после деформации.
Фото: пресс-служба Томского политехнического университета
Проблема восстановления костной ткани остаётся одной из наиболее сложных задач в медицине. Для её решения требуются имплантаты с заданными механическими характеристиками, которые способны обеспечивать как механическую стабильность, так и стимуляцию регенерации костной ткани.
3D-печать позволила создавать образцы сложной формы с высокой точностью, эффективностью и адаптивностью. Учёные международного научно-исследовательского центра «Пьезо- и магнитоэлектрические материалы» ТПУ сделали несколько вариантов скэффолдов с разным коэффициентом заполнения и исследовали их методами рамановской спектроскопии, рентгеновской дифракции и другими.
Ключевым этапом исследования стало добавление наночастиц магнетита в состав полимера. Это вызвало реакции между полимером и магнитными наночастицами, которые привели к изменению кристаллической структуры полимера и улучшению его механических характеристик.
Композитный скэффолд с коэффициентом заполнения 50% продемонстрировал механические свойства, сопоставимые с губчатой костью человека. Исследования показали, что скэффолды PLA/Fe3O4 восстанавливают свою первоначальную форму на 85%, а чистые скэффолды PLA — на 75%.
Имплантаты, основанные на PLA и Fe3O4, открывают возможности персонализированного восстановления и регенерации костей, а также могут лечь в основу биомедицинских приложений, например, создания искусственных мышц и мягкой робототехники.
В дальнейшем учёные планируют совершенствовать архитектуру скэффолдов и провести эксперименты in vivo для оценки их эффективности.