Хирургический материал для травм черепа на основе яичной скорлупы

Хирургический материал для травм черепа на основе яичной скорлупы

Инновационный состав материала на основе биокерамики из яичной скорлупы обеспечивает повышенную прочность и биоинтеграцию имплантатов

Биоактивный полимерно-керамический композит для фиксации
имплантатов и восстановления костных дефектов черепа разработан
международной группой материаловедов Центра композиционных
материалов НИТУ «МИСиС».  Инновационный состав материала на
основе биокерамики из яичной скорлупы обеспечивает повышенную
прочность и биоинтеграцию имплантатов. Результаты работы
опубликованы в международном научном
журнале 
Journal of
Asian Ceramic Societies.

Полиметилметакрилат (ПММА) – это синтетический полимер, который
используется хирургами в качестве «костного цемента», благодаря
его способности к самоотверждению и прочности.  Но этот
материал биоинтертен по своей природе, поэтому имеет слабое
химическое и биологическое взаимодействие с живыми тканями и
почти не интегрируется с костью.

Ученые активно исследуют ПММА на предмет «оптимизации» для более
широкого применения в различных биомедицинских областях,
например, обеспечения надежной фиксации искусственных
суставов/имплантатов, стоматологических фиксаторов, закрытия
дефектов черепа при различных травмах и тд.

Коллектив Центра композиционных материалов НИТУ «МИСиС» решил эту
задачу, модифицировав полиметилметакрилат с помощью
добавки диопсида – материала из разряда
силикатной биокерамики. Он известен такими свойствами, как
отсутствие токсичности для живых клеток, биоразлагаемостью и
способностью стимулировать остеогенез – образование костной ткани
на своей поверхности.

«Яичная скорлупа обладает полезными для здоровья свойствами,
такими как минерализация и рост костей, лечение остеопороза и
поэтому используется в качестве костного трансплантата. Мы
переняли экономически эффективный подход по переработке
биоотходов для улучшения качества жизни пациентов с заболеваниями
костей. Для изготовления композитов использовался диопсид,
полученный из яичной скорлупы
», – говорит
соавтор исследования,
магистрант 
iPhD «Биоматериаловедение»
НИТУ «МИСиС» Инна Булыгина
.

Разработчики предложили оптимизировать материал путем добавки
биоактивной керамики в полимерную матрицу ПММА.

«В итоге мы получили пористый композиционный материал
ПММА-диопсид, который был произведен методом литья в раствор. В
ходе опытов мы экспериментировали с разными пропорциями диопсида
– 25%, 50% и 75%», 
— добавил один из авторов
разработки, постдок НИТУ «МИСиС» Раджан Чоудхари.

По словам ученого, известно, что процесс формирования и резорбции
костей регулируется несколькими агентами, включая факторы роста,
белки и гормоны.  При этом различные ионы, такие как фосфор,
кальций, стронций, магний и диоксид кремния участвуют в
регенерации, минерализации и метаболизме костей, и именно ряд
этих элементов обеспечивает введение диопсида в состав композита.

«Лучшие результаты показали образцы, содержащие 50% диопсида
– они продемонстрировали увеличение прочности на сжатие в 4 раза,
а также в течение 4 недель
испытаний 
in vitro показали
хорошую способность к осаждению костных минералов на своей
поверхности. При этом мы установили, что механические свойства
полученных пористых композитов соответствуют свойствам губчатой
кости человеческого организма», – 
добавил
Раджан Чоудхари.

По словам ученых, для промышленного изготовления хирургического
материала можно использовать отходы сельскохозяйственного, а
также пищевого производств. Однако, сбор, очищение и переработка
потребуют раздельного сбора мусора.

В настоящее время разработчики завершают серию лабораторных
испытаний полученных образцов.

Пресс-служба НИТУ «МИСиС»

Источник: scientificrussia.ru