Международный коллектив ученых с участием исследователей НИТУ МИСИС предложил альтернативный наполнитель костных «3D-каркасов» на основе силиката кальция. Материал препятствует образованию биопленки бактерий на поверхности каркаса и в перспективе может применяться для имплантатов малонагруженных костей, например, черепа. Исследование поддержано грантом РНФ. Результаты работы опубликованы в научном журнале Polymer.

В настоящее время биополимеры широко используются в медицине. Особый интерес для ученых и врачей, работающих области реконструктивной хирургии, представляет разработка и производство полимерных скаффолдов — «каркасов», которые служат основой для восстановления костной ткани. Для лучшей приживаемости такие скаффолды обычно заселяются клетками пациента.

Материалы для каркасов должны быть не только биологически совместимыми с организмом человека, но и способствовать процессу регенерации ткани и обладать антибактериальной активностью – препятствовать распространению бактерий на поверхности скаффолдов. Поэтому одной из основных задач тканевой инженерии является изучение и создание новых материалов для печати каркасов.

Группа ученых под руководством директора Научно-образовательного центра биомедицинской инженерии Университета МИСИС Фёдора Сенатова и Раджана Чоудхари из Рижского технического университета изготовила два вида костных скаффолдов с использованием технологии 3D-печати на основе композиционноых материалов полилактида и волластонита (PLA/Wol) и полилактида и гидроксиапатита (PLA/HAp).

Далее материаловеды исследовали механические характеристики, возможность заселения напечатанных каркасов мультипотентными мезенхимальными стромальными клетками (ММСК, клетки, приближенные к клеткам костной ткани) и антибактериальную активность скаффолдов в физиологической среде – условиях, сопоставимых с условиями в организме.

Результаты исследования показали, что химический состав скаффолдов значительно влияет на адгезию – прикрепление микробных клеток к поверхности.

«Скаффолды на основе PLA/Wol показали более низкие механические характеристики по сравнению со скаффолдом PLA/HAp. В то же время волластонит препятствовал образованию биопленки бактерий кишечной палочки, а ММСК были колонизированы на поверхности. Это наблюдение подтверждает, что волластонит обладает как бактерицидными, так и цитосовместимыми свойствами и является альтернативным наполнителем в композиционных материалах на основе полимеров для изготовления скаффолдов по технологии 3D-печати», – рассказал соавтор работы, сотрудник научно-образовательного центра биомедицинской инженерии НИТУ МИСИС, Владислав Львов.

В будущем, такие скаффолды могут найти свое применение в хирургии в качестве имплантатов малонагруженных костей, например, костей черепа. В ближайших планах научной группы – множественные предварительные исследования и испытания.

Университет науки и технологий МИСИС – ведущий вуз страны в области создания, внедрения и применения новых технологий и материалов. Опираясь на вековые традиции признанных в России и мире научных школ, современные образовательные технологии, университет ставит перед собой задачу внести максимальный вклад в развитие экономики за счет прорывных разработок и качественной подготовки специалистов. В научно-исследовательской деятельности Университет МИСИС концентрируется на таких приоритетных направлениях, как материаловедение, металлургия, горное дело, квантовые технологии, биоматериалы и биоинженерия, альтернативная энергетика, аддитивные и информационные технологии.

В вузе действует более 40 научно-исследовательских лабораторий и инжиниринговых центров мирового уровня, в которых работают ведущие российские и зарубежные ученые. Университет МИСИС сотрудничает более чем с 1600 крупнейшими компаниями России и мира, в его состав входит 8 институтов и 6 филиалов – четыре в России и два за рубежом. В вузе более 22 000 обучающихся, 25% студентов – граждане 86 стран.

Новость предоставлена на безвозмездной основе.