Материаловеды Томского государственного университета разрабатывают новое покрытие для имплантов из никелида титана, которые используют для пластического замещения костных дефектов. В качестве покрытия применяют гидроксиапатит — фазу на основе фосфата кальция, главной составляющей минеральной компоненты кости человека.

По словам ученых, гидроксиапатит будет помогать приживлению замещающей конструкции при коррекции травматических повреждений костного каркаса даже в сложных случаях, например, у пациентов с остеопорозом.

«Успешность интеграции импланта в организм человека зависит от очень многих факторов, главные из них — биологическая и механическая совместимость с „родными“ тканями пациента, — рассказал научный сотрудник лаборатории сверхэластичных биоинтерфейсов, аспирант ТГУ Кирилл Дубовиков. — Наряду с этим имеет значение состояние кости пациента в той зоне, куда устанавливается имплант, и сама локализация, поскольку нагрузка на костную ткань в нашем организме не везде одинакова».

Разработка нового покрытия повысит его биосовместимость, это снизит риск развития воспаления в послеоперационном периоде и вероятность отторжения импланта. Наличие на его поверхности вещества, являющегося главной составляющей человеческой кости, будет стимулировать остеогенез — появление новых клеток костной ткани. Это ускорит процесс приживления замещающей конструкции и сократит сроки реабилитации пациента.

«Соединение из фосфата кальция повысит шансы на успешную интеграцию имплантов у людей с остеопорозом — заболеванием, при котором нарушается плотность и структура кости, — говорит Кирилл Дубовиков. — Покрытие является биоразлагаемым. После операции по установке замещающей конструкции, оно будет выступать донором, крайне медленно отдавая ионы Ca²⁺ и HPO₄^2-, стимулирующие остеогенез».

Одним из достоинств имплантов из никелида титана считается сверхэластичность — способность выдерживать механическую деформацию до восьми процентов без нарушения структуры и прочности материала. Это позволяет использовать импланты в тех зонах, где присутствует постоянная динамическая нагрузка, например, для восстановления костей грудной клетки, которая в процессе дыхания расширяется и сужается. Сверхэластичность помогает чужеродному материалу вести себя органично, как это делает человеческая кость.

Одной из потенциальных областей применения имплантов, разработанных учеными ТГУ, стала торакальная онкология. Поэтому работа над новыми конструкциями идёт в сотрудничестве со специалистами НИИ онкологии ТНИМЦ. О готовности тестировать и использовать импланты для восстановительного лечения в 2023 году объявили несколько ведущих российских клиник в разных регионах России.

Томские хирурги уже провели ряд операций по установке конструкций из никелида титана пациентам. Успешному внедрению этих конструкций в клиническую практику способствует универсальный метод, разработанный при поддержке мегагранта правительства РФ. Он позволяет оптимально подбирать физические характеристики импланта под «родные» ткани пациента.

Проект реализуется при поддержке гранта Российского научного фонда.