Ученые создали имплантат, который превращается в кость

В Южном федеральном университете создали материал, который после имплантации превращается в настоящую кость. Его структура меняется прямо внутри организма, повторяет природный рост костной ткани и обеспечивает прочное сращение без отторжения.

Кость, вырастающая прямо из имплантата — не сюжет научной фантастики, а реальная перспектива медицины будущего. Исследователи Южного федерального университета разработали основу для «умных» имплантатов, способных постепенно превращаться в настоящую костную ткань.

Главная проблема в протезировании — не сама операция: даже самые современные протезы нередко остаются чужеродными, а значит, не приживаются или требуют замены.

Решение, предложенное в ЮФУ, делает этот процесс естественным: материал буквально «врастает» в кость.

Ученым удалось заставить брушит, фосфатный минерал, близкий по составу к костной ткани, превращаться в гидроксиапатит — вещество, из которого на 70% состоят кости и зубы. Это стало возможным благодаря особой комбинации двух добавок — карбоната кальция и белков. Вместе они действуют как катализатор, ускоряют растворение частиц брушита и одновременно «собирают» новые кристаллы прочного гидроксиапатита.

«Мы установили взаимный усиливающий эффект между карбонатом кальция и белками. Вместе они работают как катализатор, заставляя частицы брушита растворяться и сразу же выстраиваться в прочные кристаллы гидроксиапатита, идентичные натуральным» (Е. Муханова, заведующая научной лабораторией МИИ ИМ ЮФУ).

Этот процесс объясняется эффектом Ребиндера — когда поверхностно-активные вещества изменяют прочность и структуру твердого тела. Он позволяет не только управлять скоростью образования новой ткани, но и контролировать форму, размер и плотность кристаллов — параметры, от которых напрямую зависит прочность будущей кости.

Особенно эффективным оказался вариант с яичным альбумином — белком, который заметно ускорил превращение в «костный» материал. Когда такая паста попадает в жидкость, по составу близкую к крови или слюне, начинается почти живой процесс роста: частицы брушита растворяются, а на их месте вырастают упорядоченные кристаллы гидроксиапатита.

Новый метод может стать основой для создания адаптивных биоматериалов

…которые смогут подстраиваться под конкретного человека — в стоматологии, ортопедии и реконструктивной хирургии. На очереди — тесты на эффективность, безопасность и возможность применения в персонализированной медицине.

ЮФУ реализует проект в рамках программы «Приоритет-2030», развивая технологии ускоренной разработки материалов, способных решать глобальные задачи медицины и промышленности будущего.

Текст: Е. Морозова

Источник

• Ключевые слова: имплант,