Работы ведутся сотрудниками Курчатовского института и Российского научного центра хирургии имени академика Б. В. Петровского. По эскизам врачей в лаборатории полимерных материалов Курчатовского комплекса НБИКС-природоподобных технологий разработана конструкция кейджа, создана модель на основе компьютерного томографического снимка и изготовлен имплантат на 3D-принтере. Полимерный кейдж состоит из двух частей — несущего каркаса и зоны с пористой структурой.

Спинальные кейджи — конструкции, устанавливаемые на место поврежденных или разрушенных в результате травм или заболеваний межпозвонковых дисков для сращения соседних позвонков. Традиционно кейджи изготавливаются из неразлагаемых материалов, что может приводить к осложнениям. Ученые работают над биодеградируемыми кейджами, со временем заменяемыми костными тканями, сообщает пресс-служба Курчатовского института.

«Костная ткань обладает большой пористостью — от пятидесяти до девяноста процентов — и на то есть ряд причин — диффузия питательных веществ, выведение различных продуктов из организма. Поэтому одно из требований к имплантату — пористость. Перед нами стоял большой вопрос: как воссоздать такую пористую структуру? Мы решили использовать систему элементарных ячеек, построенную на основе гироидной поверхности (гироид — сложная структура, бесконечно связная и повторяющаяся во всех трех измерениях, лишенная прямых линий и плоскостной симметрии). Ее параметры можно рассчитать математическими методами и варьировать, за счет чего точно регулировать пористость полученной структуры и ее механические свойства. Это позволяет подстраиваться под ту костную ткань, куда будет установлен имплантат. Например, кейджи для шейного отдела позвоночника и для поясничного будут иметь разные структуры ячейки», — пояснил начальник лаборатории полимерных материалов Курчатовского комплекса НБИКС-природоподобных технологий Никита Седуш.

Аддитивные технологии позволяют создавать изделия сложной геометрической формы с требуемой структурой и свойствами. 3D-печать открывает возможность создания как стандартных, так и персонализированных изделий: можно изготовить кейдж, идеально повторяющий поверхность позвонков конкретного пациента, и тем самым оптимально компенсировать изменение анатомии в результате травмы. Следующей задачей стало получение биодеградируемого материала для изготовления каркаса кейджа с необходимыми свойствами.

«В нашей лаборатории мы много работаем с полилактидом и его сополимерами различных составов. Это материалы, которые мы хорошо изучили — умеем их синтезировать и настраивать свойства. Результаты наших исследований показали, что полилактиды могут заменять неразлагаемые материалы в изготовлении медицинских конструкций», — рассказал Никита Седуш.

Полилактидные кейджи будут полностью разлагаться в послеоперационный период. Предварительные испытания показали, что опытные образцы выдерживают нагрузку на сжатие свыше пятисот килограмм. В ближайшее время будут проведены испытания на животных. Параллельно ученые работают над биоактивными покрытиями с целью ускорения сращивания позвонков.

Источник