В НИТУ МИСИС разработан прототип имплантата на основе полимерного композита, предназначенного для надежной фиксации сустава. Этот имплантат обладает способностью к безопасному рассасыванию в организме животного в течение определенного периода. Использование биорезорбируемого материала позволит исключить необходимость повторных хирургических вмешательств и, в будущем, может лечь в основу новых методов лечения в ортопедии.
При артродезе, хирургической процедуре, направленной на иммобилизацию сустава и облегчение хронических болей у животных с выраженными повреждениями суставных тканей, обычно используются металлические конструкции. Для достижения положительного результата операции важно заранее обеспечить фиксацию соединяемых костей под углом, который подбирается индивидуально, учитывая вид животного, его общее состояние, функциональность реконструируемой конечности, особенности костной ткани в оперируемой области и конкретные условия клинической картины.
Для снижения вероятности возникновения осложнений и существенного ускорения восстановления, ученые НИТУ МИСИС создали экспериментальные имплантаты, предназначенные для фиксации суставов у животных. Эти модели были изготовлены методом 3D-печати из биоразлагаемого полимера с эффектом памяти формы (ЭПФ), который был усилен минеральными добавками: гидроксиапатитом и диоксидом кремния. Благодаря такому сочетанию повышается как прочность имплантата, так и его биосовместимость с костной тканью. ЭПФ позволяет изменять начальную форму изделия в соответствии с необходимой конфигурацией, обеспечивая создание функциональной фиксации сустава в процессе хирургического вмешательства.
«Материалы с эффектом памяти формы представляют собой передовое решение в ортопедической медицине, позволяющее проводить более эффективную реконструкцию костной ткани. Учитывая, что артродез требуется для стабилизации конечности в процессе восстановления, данный материал, помимо биосовместимости, должен обладать механическими свойствами, соответствующими характеристикам трубчатых костей. Мы полагаем, что использование подобных конструкций позволит ускорить процесс реабилитации и уменьшить вероятность возникновения осложнений у животных после хирургического вмешательства» , — сказала магистрантка программы «Биоматериаловедение iPhD» НИТУ МИСИС Полина Качалина, который посвятил свой дипломный проект этой теме.
После имплантации материал имплантата постепенно рассасывается в организме животного под воздействием различных физиологически активных веществ. Дополнительная перемычка с эффектом памяти формы обеспечивает точную фиксацию сустава в анатомически правильном положении. Благодаря этому удается избежать повторного хирургического вмешательства, снизить нагрузку на организм и минимизировать вероятность инфекционных осложнений.
«Предлагаемый метод позволяет создавать биоинженерные конструкции, адаптированные к индивидуальным особенностям пациента, что способствует уменьшению хромоты, обеспечивает правильное положение и фиксацию суставов для поддержания симметрии опорно-двигательного аппарата », — добавила д.б.н. Наталья Анисимова, профессор Института биомедицинской инженерии НИТУ МИСИС.
In vitro исследования продемонстрировали, что живые клетки активно адгезируют к поверхности материала, а продукты его метаболизма не проявляют токсичности. В течение следующего года исследователи планируют оценить способность экспериментальных образцов к спонтанной имплантации в организме животного, а также проанализировать их биосовместимость и эффективность.
Работа выполнена при финансовой поддержке Российского научного фонда №24-23-00442.