Секрет быстрого восстановления: Соты побеждают в гонке имплантатов
Фото: gazeta.ru
Специалисты Пермского Политеха (ПНИПУ) совершили революционное открытие: имплантаты, чья структура напоминает пчелиные соты, демонстрируют наивысшую эффективность в регенерации костной ткани. Речь о передовых биорастворимых каркасах Вороного — трехмерных конструкциях, точно воспроизводящих естественную архитектуру губчатой кости.
Как работают умные скаффолды для кости
Временные биорастворимые имплантаты, или скаффолды, играют ключевую роль в лечении переломов, артрозов и в постоперационном восстановлении. Они создают основу для роста клеток пациента, постепенно замещаясь его собственной костной тканью. Решающим фактором их успеха является оптимальная жесткость. Слишком мягкий каркас рискует разрушиться раньше срока под нагрузкой, критически нарушая ход заживления.
«Для максимальной эффективности скаффолда его упругость должна максимально приближаться к свойствам настоящей кости», — поясняет аспирант, младший научный сотрудник лаборатории «Механика биосовместимых материалов и устройств» ПНИПУ Юлия Пирогова, подчеркивая важность соответствия.
Три материала на испытаниях: Чья структура прочнее?
В рамках исследования ученые изготовили на 3D-принтере образцы скаффолдов из полилактида, применив три самые распространенные архитектурные модели: структуры Вороного, BCC-решетки и гироидные поверхности. Первые визуально напоминают соты, вторые – классические геометрические решетки, а третьи – плавные переплетения без острых граней.
Победа за Вороного и гироидами: Основы для имплантов будущего
Все образцы прошли строгие тесты на сжатие и были детально сопоставлены со структурой губчатой кости. Результаты впечатлили: каркас Вороного показал модуль упругости в 766,21 МПа – значение, практически идентичное показателю натуральной ткани!
Дополнительные испытания на прочность (до 4000 ньютонов, что эквивалентно нагрузке на бедро при прыжке) выявили лидеров по устойчивости к разрушению. Гироидные конструкции показали выдающийся результат – всего 1,2% повреждений. Сооружения Вороного также продемонстрировали высокую надежность (до 5% разрушений), в то время как стандартные BCC-решетки показали 7,1%.
«Архитектуры Вороного и гироидные структуры не только идеально соответствуют кости по упругости, но и блестяще перераспределяют нагрузку. Это делает их невероятно перспективной базой для создания персонализированных имплантатов нового поколения», — с энтузиазмом прокомментировал руководитель лаборатории Михаил Ташкинов.
Это исследование дает надежду на существенный прогресс в восстановительной медицине.
