Химики снизят число отторжений имплантов за счет растворимых полимеров
18 Ноября 2019

Сотрудники лаборатории химических технологий модифицируют поверхность материалов, из которых изготавливают импланты для замены кости. Подходы, разрабатываемые в ТГУ, важны для решения одной из главных задач имплантологии – снижения количества воспалений, угрожающих отторжением инородного тела. Для минимизации рисков химики используют в качестве покрытия биоразлагаемые полимеры и ионную обработку имплантов. Проект поддержан Научным фондом ТГУ им. Д.Д. Менделеева.

– Мы работаем с двумя материалами – оксидом цинка (пористая керамика) и гидроксиапатитом, технологии производства которых разработаны учёными ТГУ, – говорит один из авторов и исполнитель проекта Дарья Лыткина. – Оба вещества используются для изготовления имплантов, их разница заключается в том, что первый материал со временем замещается костной тканью, второй навсегда остается в организме пациента. Наиболее частым осложнением, возникающим после установки импланта, является воспалительный процесс, который является первичной реакцией иммунитета на инородное вещество. Иммунные клетки – моноциты и макрофаги – воспринимают это как «вторжение» и пытаются его нейтрализовать.

Развитие воспалительного процесса в 30 процентах случаев приводит к отторжению импланта. Дефект кости становится еще больше, что усугубляет состояние пациента. С помощью специальных материалов химики пытаются «убедить» иммунитет в том, что имплант не является врагом. Для этого ученые используют биоразлагаемые полимеры, созданные на основе полилактида – вещества, обладающего высокой биологической совместимостью с человеческими тканями. Химики ТГУ разработали собственные технологии производства полилактида и биоразлагаемых полимеров, что позволяет на стадии синтеза задавать материалам нужный функционал.

IMG_20191115_124454.jpg

– Оксид циркония и гидроксиапатит имеют шероховатую поверхность, – говорит Дарья Лыткина. – С одной стороны, это хорошо, поскольку костные клетки любят шершавые материалы, остеобластам легче за них прикрепляться. С другой стороны, плохо – макрофаги плохо реагируют на такую поверхность, ведь она является аномальной для организма. Наша задача найти «золотую середину», сделать так, чтобы поверхность была удобна для закрепления костных клеток, но при этом не раздражала моноциты и макрофаги. Решать эту проблему позволяют полимеры, которые, выполнив свою задачу «прикрытия» импланта, со временем растворяются без остатка.

В случае с гидроксиапатитом ученые изменяют его поверхность с помощью ионов разных металлов – серебра, меди, цинка, стронция. В минимальной дозировке они оказывают антибактериальное действие, что позволяет снижать риск послеоперационных инфекций.