Добавки з кухонної солі і двох білків допомагають імплантатам швидше прижитися після пересадки.
Для виготовлення кісткових імплантатів дуже часто використовують поліефірефіркетон (ПЕК) - міцний матеріал, стійкий до агресивних хімічних середовищ, зносостійкий, сумісний з біологічними тканинами. ПЕК застосовують в основному в спинальній хірургії - для протезування міжхребцевих дисків. Також з нього можна робити імплантати трубчастих і плоских кісток, але тут потрібно забезпечити міцне зростання ПЕК з кісткою пацієнта. Для цього матеріал необхідно додатково обробити, щоб у нього з'явилася пориста структура, в яку проростала б кісткова тканина. Щоб уподібнити ПЕЕК справжньої кістки, використовують різні методи (наприклад, спінювання газом або поділ фаз), проте досі не вдавалося домогтися достатньої структурної схожості його з натуральною кісткою.
Дослідники з Національного дослідницького технологічного університету (НІТУ) «МІСіС» і Національного дослідницького центру епідеміології та мікробіології ім. Н.Ф. Гамалеї розробили підхід, який може вирішити цю проблему. ПЕК-імплантат роблять з додаваннями гідроксилапатиту - основного мінерального компонента кісткової тканини, звичайної солі, а також двох білків, еритропоетину і кісткового морфогенетичного білка BMP-2.
"Спочатку ми розбивали порошок гідроксиапатиту в більш дрібні частинки. Потім змішували його з ПЕЕК і додавали хлорид натрію, кухонну сіль, причому з частинками сферичної форми - не будь-яка сіль підійде, так як кристали солі можуть бути кубічної форми, а це не відповідає природній пористості кістки. Після термопресування зразки відмивалися для розчинення солі. В результаті виходив матеріал з 80-відсотковою пористістю ", - розповідає один з основних авторів розробки Олександр Чубрик.
Для формування структури брали кристали солі двох розмірів - 106-200 мікрометрів і 40-75 мікрометрів. Великі кристали дозволили сформувати в матеріалі пори, необхідні для проростання кровоносних судин і кісткової тканини. Дрібні кристали створювали мікрорельєф, що допомагає прикріпитися до поверхні імплантату остеобластам - власним клітинам пацієнта, що формують кісткову тканину. Кістковий морфогенетичний білок BMP-2 приманював остеобласти до імплантату і стимулював зростання кісткової тканини; еритропоетин сприяв зростанню кровоносних судин і також посилював зростання кісткової тканини.
Матеріал перевірили на мишах з дефектом черепа; деяким мишам ставили імплантат з чистого ПЕЕК, іншим - ПЕЕК без білків, третім - ПЕЕК з різною концентрацією білків, і т. д. У статті в Polymer Testing вказані оптимальні концентрації обох білків, які допомагають заростити кістковий дефект з максимальною швидкістю - з їх допомогою приживлюваність імплантату вдалося підвищити в 4-6 разів. Це повинно прискорити відновлення після операції, а нова кісткова тканина на місці дефекту повинна витримувати такі ж механічні навантаження, як і колишня кістка. Дослідники планують продовжити роботу над вдосконаленням полімерних імплантаційних матеріалів, у тому числі використовуючи біорезорбовані, тобто ті, що розчиняються з часом з'єднання.
За матеріалами прес-служби НІТУ «МІСіС».