Новости

17 ноября, 2020 17:32

Быстро вылечить переломы костей помогут пьезоэлектрические имплантаты

Источник: РИА Новости
Новый тип материалов для эффективной регенерации костей, кожи и нервной ткани разработали ученые Томского политехнического университета (ТПУ) в составе международного коллектива. По словам авторов, их технология позволяет придать пьезоэлектрическим полимерам новые свойства, востребованные в современной восстановительной медицине. Результаты опубликованы в журнале Applied Materials Today.
Источник: пресс-служба ТПУ

Пьезоэлектрический эффект – способность некоторых материалов преобразовать энергию механической деформации в электрический заряд на поверхности. В организме человека существует множество электрочувствительных клеток и пьезоэлектрических тканей, например, костная. Как объяснили ученые ТПУ, материалы с пьезоэлектрическими свойствами, близкими тканям человека, все более широко используются в современной восстановительной медицине.

Однако пьезополимеры, обладающие нужными свойствами, плохо смачиваются водой и биологическими средами, что препятствуют сцеплению клеток с их поверхностью для эффективной регенерации тканей. Распространенные методы улучшения смачиваемости, по словам ученых ТПУ, приводят к существенному ухудшению пьезоэлектрического отклика. Разработанный ими метод модификации поверхности полимеров полностью лишен этого недостатка.

"Организм имеет возможность восстанавливать костную ткань с помощью электростимуляции клеточных процессов. Имплантат, обладающий пьезоэлектрическими свойствами, позволяет ускорить восстановление таких дефектов кости, как переломы или трещины. Разработанный нами метод изменения поверхности имплантатов – нанесение тонкого слоя особых органических молекул – не только улучшает смачиваемость и реакцию клеток, но и не меняет пьезоэлектрические свойства материала-основы", – объяснил директор научно-исследовательского центра "Физическое материаловедение и композитные материалы" исследовательской школы химических и биомедицинских технологий (ИШХБМТ) ТПУ Роман Сурменев.

Добиться улучшения характеристик полимеров удалось за счет нанесения покрытия из ароматических солей диазония, сообщили ученые ТПУ. В работе использовался поли-3-оксибутират, который является биосовместимым и биоразлагаемым пьезоэлектриком, широко применяемым в медицинской практике.

"Контролируя длительность обработки, содержание солей диазония и мощность УФ-источника, используемого для их закрепления на полимере, можно варьировать количество функциональных групп, прививаемых к поверхности имплантанта, тем самым настраивая его параметры для конкретной клинической задачи", – рассказал доцент ИШХБМТ ТПУ Павел Постников.

Наличие на поверхности имплантата пьезоэлектрического заряда, формирующего электрические поля при контакте с тканями организма и тем самым активирующего определенные типы клеток, по словам ученых, позволяет отнести разработку к новому поколению "умных" медицинских материалов. Модифицированные таким образом пьезополимеры можно применять для восстановления костей, кожи и даже нервной ткани, уверены ученые ТПУ.

Исследование проводилось при поддержке РНФ (№18-73-10050) совместно со специалистами Гентского университета (Бельгия). В дальнейшем научный коллектив продолжит исследование свойств полученных материалов, а также разработает на основе представленного метода технологию "загрузки" лекарственных средств на поверхность и в объем имплантата для более эффективной регенерации поврежденных тканей.

27 ноября, 2020
Ученые разработали новый способ очистки металлов от примесей при переработке лома
Исследователи Сибирского федерального университета в составе международной группы учёных создал...
25 ноября, 2020
Робот на проводе. Социолог о проблемах коммуникации между человеком и голосовыми помощниками
Телефонный разговор с роботом, хотим мы того или нет, стал частью повседневности. Как правильно реаг...