ПНИПУ: имплантаты со структурой сот эффективнее всего восстанавливают кости

Ученые Пермского Политеха (ПНИПУ), установили, что имплантаты с пористой структурой, напоминающей пчелиные соты, лучше всего справляются с восстановлением костей. Речь идет о так называемых каркасах Вороного — 3D-печатных биорастворимых конструкциях, которые повторяют естественную архитектуру губчатой кости.

Об этом "Газете.Ru" сообщили в пресс-службе вуза.

Временные биорастворимые имплантаты или скаффолды применяются при переломах, артрозах и после операций. Они служат основой для прорастания клеток и со временем заменяются натуральной костной тканью пациента. Один из главных критериев их эффективности — жесткость. Если каркас оказывается слишком мягким, он не выдерживает нагрузку и разрушается раньше времени, нарушая процесс заживления.

"Чтобы скаффолд работал эффективно, его модуль упругости также должен быть максимально близок к показателю реальной кости", — пояснила аспирант Юлия Пирогова, младший научный сотрудник лаборатории "Механика биосовместимых материалов и устройств" ПНИПУ.

Ученые напечатали образцы скаффолдов из полилактида по трем наиболее распространенным методикам: с использованием диаграмм Вороного BCC-решеток и гироидных структур. Имплантаты первого типа по структуре напоминают соты, второго - геометрически строгие решетки, а третьего - переплетения без острых углов.

Все образцы прошли испытания на сжатие и сравнивнение с архитектурой губчатой костной ткани. Каркас Вороного показал модуль упругости 766,21 МПа — почти идентичный значению натуральной кости.

Дополнительно исследователи проверили, как разные структуры выдерживают максимальную нагрузку — до 4000 ньютонов (примерно 400 кг, что соответствует весу, действующему на бедро при прыжке).

Наименьшая степень разрушения элементов была у гироидных каркасов — всего 1,2%. У Вороного она составила до 5%, а у BCC-решеток — 7,1%.

"Структуры Вороного и гироидные конструкции не только максимально соответствуют костной ткани по жесткости, но и лучше перераспределяют нагрузку. Это делает их перспективной основой для создания индивидуальных имплантатов", — подчеркнул Михаил Ташкинов, заведующий лабораторией.