Ученые разработали умные керамические материалы для восстановления костной ткани

Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Ceramics International (прим. – Пресс-служба РНФ). 

«Исследованные варианты керамики различались скоростью растворения в среде, имитирующей организм. Это говорит о том, что, меняя состав материала - соотношение разных фосфатов магния, - можно тонко настраивать свойства имплантата. Это позволит подбирать имплантаты для пациентов с разными травмами», - заявила старший научный сотрудник МГУ имени Ломоносова (Москва) Елена Климашина, чьи слова приводит пресс-служба РНФ.

Как отмечают исследователи, травмы и различные возрастные изменения в работе организма в некоторых случаях приводят к разрушению костной ткани, что в особенности часто происходит среди пожилых пациентов. При серьезных повреждениях врачи в большинстве случаев устанавливают пациентам имплантаты из титана, которые при небольших размерах повреждений извлекаются из тела после заживления естественной ткани в ходе дополнительной операции.

Подобные соображения заставляют ученых разрабатывать материалы, которые временно выполняют функцию опоры, а по мере восстановления кости постепенно и полностью растворяются без вреда для организма. Руководствуясь этой идеей, исследователи из МГУ и Института теоретической и экспериментальной биофизики РАН (Пущино) создали и всесторонне изучили свойства керамических биоразлагаемых материалов на базе фосфатов магния.

Микрофотографии порошкового прекурсора (а) и полученной из него керамики на основе фосфатов магния (б). Источник: МГУ имени М.В. Ломоносова

В общей сложности исследователи подготовили три варианта керамики на базе двух форм фосфорных солей магния и проследили за тем, как хорошо они переносят механические нагрузки и как они ведут себя в среде, похожей по свойствам на организм пациента. Эти опыты показали, что все созданные материалы обладают прочностью и жесткостью, сопоставимой с естественной костной тканью, и при этом они способствовали прикреплению и размножению живых клеток.

Также исследователи обнаружили, что скоростью растворения этих имплантатов внутри организма можно управлять, меняя соотношение ионов магния и фосфора в материале, что позволяет врачам гибко подбирать то время, которое имплантат будет поддерживать костную ткань внутри тела пациента. Это делает керамические материалы особенно перспективными кандидатами на роль основы для будущих временных имплантов для лечения повреждений костей, подытожили ученые.