Ученые Томского политехнического университета (ТПУ) совместно с коллегами из университета Дуйсбурга-Эссена провели исследование по повышению биосовместимости напечатанных на 3D-принтерах титановых имплантатов с помощью супергидрофильного покрытия.

Как сообщает пресс-служба томского вуза, с российской стороны работы велись специалистами научно-исследовательского центра «Физическое материаловедение и композитные материалы» ТПУ. Помимо томских и германских ученых в исследовании принимали участие специалисты Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого и Первого Санкт-Петербургского государственного медицинского университета имени И. П. Павлова. Ученые предлагают использовать сферические наночастицы кальций-фосфата в качестве покрытия для имплантатов из титанового сплава ВТ6 с добавками алюминия и ванадия, широко используемого в аддитивном производстве эндопротезов.

«Сплав ВТ6 (Ti6Al4V) — один из самых распространенных для изготовления имплантатов. Из него делают имплантаты, например, тазобедренных суставов. Более того, этот сплав пригоден для изготовления имплантатов с помощью аддитивных технологий, в частности методом электронно-лучевого плавления. Тогда имплантаты можно печатать индивидуально под каждого пациента. Такой подход уже используется в разных странах. Например, в Швеции, где в Университете Центральной Швеции города Эстерсунда работают наши коллеги-ученые. Сам по себе титан — инертный металл, клетки с ним плохо взаимодействуют, и внутри организма он может отторгаться. Это серьезная проблема для современной имплантологии. Поэтому для титана необходимо найти покрытие, биологически совместимое с окружающей костной и мышечной тканью», — рассказывает инженер-исследователь центра «Физическое материаловедение и композитные материалы» Екатерина Чудинова.

Проведенные исследования показали, что наночастицы кальций-фосфата делают поверхности имплантатов супергидрофильными: поверхности хорошо смачиваются жидкостями, что способствует взаимодействию живых клеток с имплантатами и снижает риск отторжения. Кроме того, покрытие играет защитную роль, оберегая организм от токсичного ванадия и алюминия в составе сплава. На заглавной иллюстрации показан образец 3D-печатного матрикса из сплава Ti6Al4V, напечатанного методом электронно-лучевого наплавления (EBM), до нанесения кальций-фосфатного покрытия (слева) и после (справа). Толщина покрытия, добавленного методом электрофоретического осаждения, составляет порядка одиннадцати микрон.

«Мы предлагаем использовать покрытие из сферических наночастиц кальций-фосфата. Это соединение — минеральная составляющая человеческой кости, поэтому организм не воспринимает его как чужеродный элемент. С одной стороны, покрытие дает защиту от алюминия и ванадия, с другой — повышает биосовместимость всего имплантата», — поясняет Екатерина Чудинова.

Биологические опыты проводились в Санкт-Петербурге и продемонстрировали повышенную гидрофильность поверхностей, стимулирующую адгезию и рост живых клеток. Исследование поддержано грантами Российского научного фонда и Российского фонда фундаментальных исследований.

Источник