Соль поможет в приживаемости имплантатов

Соль поможет в приживаемости имплантатов

Ученые НИТУ «МИСиС» и НИЦЭМ им. Н.Ф. Гамалеи нашли способ в среднем в 4-6 раз повысить эффективность приживаемости полимерных имплантатов костей черепа при помощи белков и поваренной соли

Ученые НИТУ «МИСиС» и НИЦЭМ им. Н.Ф. Гамалеи нашли способ
в среднем в 4-6 раз повысить эффективность приживаемости
полимерных имплантатов костей черепа при помощи белков и
поваренной соли. Это означает, что пациент быстрее восстановится,
и в будущем заново выросшая кость сможет выдерживать такие же
нагрузки, как до операции. Статья о разработке опубликована
в 
Polymer Testing.

Одним из самых широко используемых материалов для изготовления
полимерных костных имплантатов является полиэфирэфиркетон (ПЭЭК)
– он прочен, устойчив к агрессивным химическим средам,
износостоек, биосовместим. ПЭЭК применяют, в основном, в
спинальной хирургии – для протезирования межпозвоночных дисков.
Однако он также перспективен в качестве материала для
изготовления имплантатов трубчатых и плоских костей. В этом
случае требуется обеспечить прочное срастание ПЭЭК с костью
пациента. Для этого необходима дополнительная обработка материала
для создания пористой структуры, в которую прорастала бы костная
ткань. Однако до настоящего времени ни один из применяемых
методов (например, вспенивание газом или разделение фаз) не давал
достаточной структурной схожести с натуральной костью.

Ученые из НИТУ «МИСиС» и НИЦЭМ им. Н.Ф. Гамалеи разработали
комбинаторный подход к созданию имплантатов, включающий в себя
изготовление пористого имплантата из ПЭЭК или ПЭЭК с добавлением
гидроксилапатита – основного минерального компонента костной
ткани, а также двух белков, эритропоэтина (EPO) и костного
морфогенетического белка BMP-2.

«Вначале мы разбивали порошок гидроксиапатита в более мелкие
частицы при помощи планетарной мельницы. Затем смешивали его с
ПЭЭК и добавляли хлорид натрия, поваренную соль, причем с
частицами сферической формы – не любая соль подойдет, так как
кристаллы соли могут быть кубической формы, а это не
соответствует естественной пористости кости. После
термопрессования образцы отмывались для растворения соли. В
результате получался материал с 80%-ой
пористостью»,
 – рассказывает один из
основных авторов разработки, студент программы iPhD
«Биоматериаловедение» НИТУ «МИСиС» Александр Чубрик.

Для формирования структуры использовались кристаллы соли двух
размеров – 106-200 микрометров и 40-75 микрометров. Первые
позволили сформировать поры в материале, вторые – микрорельеф на
их поверхности. Если поры нужны в большей степени для прорастания
кровеносных сосудов и костной ткани, то микрорельеф способствует
прикреплению к поверхности имплантата остеобластов – собственных
клеток пациента, формирующих костную ткань.

«Для привлечения вместо установки имплантата остеобластов и
индукции роста костной ткани мы насыщали образцы рекомбинантным
белком 
BMP-2, полученным в нашей
лаборатории. Добавление рекомбинантного эритропоэтина, также
разработанного нами, должно было способствовать усиленному
прорастанию сосудов и дополнительному росту костной ткани. Работа
по получению материала и характеристике его свойств была
выполнена в рамках проекта, финансируемого
РНФ»,
 - комментирует руководитель работы
со стороны НИЦЭМ им. Н.Ф. Гамалеи Анна Карягина, профессор,
доктор биологических наук, главный научный сотрудник НИЦЭМ им.
Н.Ф. Гамалеи
.

В ходе дальнейших экспериментов образцы материала
имплантировались в 4-милиметровый круглый дефект черепа у восьми
групп лабораторных мышей. В каждой из групп образцы имели
различный состав – чистый ПЭЭК, ПЭЭК без белков, ПЭЭК с разной
концентрацией белков, те же варианты с добавлением ГАП. Девятая
группа была контрольной – имплантат не вживлялся.

Как показал эксперимент, оптимальными являются комбинации из ПЭЭК
(с гидроксилапатитом или без), EPO 3,5 микрограмма
и BMP-2, также 3,5 микрограмма. Именно в этих группах
удалось достичь максимального зарастания костного дефекта за 6
недель эксперимента. В целом, за счет введения рекомбинантных
белков удалось повысить эффективность приживаемости имплантатов
(что выражается в увеличении процентного содержания костной
ткани) в 4 – 6 раз. Это позволит пациенту быстрее восстановиться
после операции; кроме того, новая костная ткань на месте дефекта
сможет выдерживать такие же механические нагрузки, как и до
операции.

Ученые планируют продолжить работу над совершенствованием
полимерных имплантационных материалов, в том числе, используя
биорезорбируемые, то есть растворяющиеся со временем соединения.

Пресс-служба НИТУ «МИСиС»

Источник: scientificrussia.ru