Разработка химиков ТГУ поможет снизить процент отторжения имплантов
12 Февраля 2018

Ученые химического факультета ТГУ разрабатывают новый подход к созданию композиционных материалов для применения в травматологии и ортопедии. Исследователи предложили использовать золь-гель метод, который поможет улучшить структуру биоактивных покрытий. Это, в свою очередь, позволит снизить процент отторжений имплантов и ускорить процесс реабилитации больных. Исследования химиков поддержаны грантом президента РФ.

Преимуществами золь-гель синтеза являются высокая степень однородности частиц, возможность нанесения покрытий на материалы любой формы и любых размеров, чистота конечного продукта.

– Золь-гель метод известен давно. К примеру, его используют для получения наночастиц, – говорит автор проекта, научный сотрудник отдела «Новые материалы для электротехнической и химической промышленности» ХФ ТГУ Екатерина Лютова. – Мы предлагаем с помощью золь-гель метода создавать биосовместимые композиционные материалы для замены поврежденного или утраченного фрагмента костной ткани пациента.

577A5080.JPG

В качестве основы композита выступает титан либо его сплавы. На твердую поверхность наносится кальций-фосфатный слой, необходимый для того, чтобы родные ткани пациента приняли чужеродный элемент. Однако этого слоя зачастую бывает недостаточно для успешного вживления импланта. Согласно данным медицинской статистики, от 30 до 50 процентов титановых протезов, установленных российским пациентам, отторгаются из-за послеоперационных осложнений, в первую очередь из-за активного воспаления в зоне прикрепления импланта.

Минимизировать риски химики предлагают с помощью модифицирования кальций-фосфатного слоя по золь-гель технологии, который позволяет получать из коллоидных растворов тончайшие пленки на любых подложках.

– Модифицированный слой будет регулировать ряд важных характеристик композита – объясняет Екатерина Лютова. – В частности, это позволит задавать нужный размер частиц на поверхности покрытия и улучшить смачиваемость импланта биологическими жидкостями (кровью, плазмой), что повышает биосовместимость протеза с организмом пациента. Использование золь-гель метода обеспечит близость химического и фазового состава импланта к составу замещаемой ткани.

Наряду с этим химики предлагают изменить и сам состав биоактивного слоя – дополнить традиционно используемую трехкомпонентную систему оксидов кремния-фосфора-кальция оксидом титана либо оксидом магния. Это положительно скажется на сроках срастания и процессе образования новой костной ткани в проблемной зоне.

Ранее на кафедре неорганической химии под руководством профессора ХФ ТГУ Людмилы Борило были проведены экспериментальные испытания нанесения биоактивного покрытия с помощью золь-гель метода, которые подтвердили его эффективность.

По словам Екатерины Лютовой, новые разработки пройдут испытания in vitro и in vivo, они будут протестированы в лабораториях ХФ и на базе НИИ биологии и биофизики ТГУ. Результаты исследований, проводимых на средства гранта президента (МК-771.2018.3) ученые представят в конце 2019 года.

Сотрудники отдела «Новые материалы электротехнической и химической промышленности» под научным руководством профессора, д.т.н. Владимира Козика создают полифункциональные материалы и работают на стыке нескольких наук: химии, физики и биологии. В копилке отдела масса самых разных изобретений – от медицины, электроники и светотехники, эффективных катализаторов, строительных материалов нового поколения до солнечной энергетики.