«Сломать кость или создать аналог» − об испытаниях в разрывной машине и создании костных имплантатов рассказал старший научный сотрудник лаборатории экспериментальной травматологии и ортопедии НМИЦ Юрий Новосад.
Разрывная машина, поступившая в прошлом году в НМИЦ им. Г.И. Турнера благодаря национальному проекту «Наука и университеты», предназначена для исследования механических характеристик материалов. В специальной биокамере ученые сжимают и растягивают самые различные материалы. Одним из направлений исследований является создание искусственного аналога кости человека, так называемых костных имплантов.
Очень часто в ходе лечения пациенту приходится удалить значительный фрагмент кости, но после этого, чтобы человек в кратчайшие сроки вернулся к активной жизни, его необходимо восполнить особыми костными имплантами. В основном в медицине используют в таких случаях аутокость (кость самого пациента) или аллокость (трупная кость неизвестного человека). Второй вариант является очень опасным из-за рисков инфицирования или отторжения. Аутокости хотя и являются идеальным материалом, крайне ограничены в своем объеме, особенно у детей, к тому же для взятия аутокости требуется дополнительная операция, что также сопряжено с рисками.
С целью восстановления дефектов костей различные исследовательские центры изготавливают замещающие костные материалы. Однако, по словам научного сотрудника лаборатории экспериментальной травматологии и ортопедии НМИЦ Юрия Новосад: «В большинстве случаев существующие на сегодняшний день костные имплантаты, включая те, что еще проходят испытания, создаются без расчетов на прочность кости человека, либо испытания проводятся в несоответствующих условиях. Во-первых, стоит отметить, что исследования в комнатных условиях могут приводить к значительным отличиям от результатов, полученных в биологических условиях. Эти отличия приводят к двум серьезным последствиям: материал или не способен выполнять опорную роль, по сути, он просто не помогает заполнить дефект, или материал слишком прочный и кость пациентов как бы разрушается при контакте с ним. Разрывная машина, установленная в нашей лаборатории, оснащена биокамерой на 11,5 литров, что позволит нам создать биологические условия и приблизить механические характеристики любых имплантируемых материалов к характеристикам настоящих тканей и органов человека. К тому же это одна из самых больших установок в нашем городе, она позволит не ограничиваться малыми размерами пробных имплантов, а изучать образцы в масштабе 1:1. Благодаря возможностям данного оборудования мы можем в ходе испытаний задавать условия, свойственные человеческому организму, – выдерживать температуру и влажность. Это очень важный момент, если мы хотим создать костный материал, который будет максимально качественно замещать утрату кости, а как следствие приведет к скорейшему выздоровлению пациентов».
Разрывная машина позволяет в физиологических условиях (близких к организму человека) испытывать прочность различных материалов и исследовать их взаимодействие с костью, что позволит предсказать, какой эффект будет иметь имплантация такого материала пациенту.
В лаборатории экспериментальной травматологии и ортопедии ученые разрабатывают костный аналог на основе полилактида. Данная разработка имеет очень сложную конструкцию со множеством пор, что позволит материалу скорее врастать в область дефекта. А форма и размер данных пор позволят приблизить костный аналог к реальным костям людей.
Источник информации и фото: пресс-служба НМИЦ детской травматологии и ортопедии им. Г.И. Турнера Минздрава РФ