Российские и британские ученые создадут биосовместимые имплантаты «нового поколения»

Ученые Пермского Политеха и Университета Лафборо (Англия) создадут имплантаты «нового поколения»: они будут максимально «повторять» внутреннюю структуру и биологические функции живых тканей и не отторгаться организмом человека.

Биосовместимые имплантаты «нового поколения» сегодня востребованы во многих областях медицины: травматологии, ортопедии, хирургии, нейро- и кардиохирургии, тканевом инжиниринге и эндопротезировании. Например, к ним относятся скаффолды — временные «каркасы» для восстановления тканей, которые потом рассасываются, и стенты — трубки для расширения артерий при атеросклерозе.

Российские и британские исследователи изучат поведение и свойства биоматериалов, созданных с помощью аддитивных технологий. Они оптимизируют их структуру и свойства, чтобы эффективно «приспособить» имплантаты к окружающей среде. Ученые исследуют процессы разрушения материалов и роста тканей в биологической среде. Как взаимодействуют живая и неживая ткань при вживлении, они узнают с помощью «цифровых двойников». Чтобы отслеживать состояние имплантата в организме после установки, его оснастят оптоволоконными датчиками.

В рамках проекта в Пермском Политехе создадут лабораторию мирового уровня, где исследователи будут изучать механику биосовместимых материалов и устройств. Оптимальная структура и состав позволят создавать уникальные имплантаты, «похожие» на живые ткани человека. Научную группу возглавил ученый мирового уровня в области прикладной математики и механики, член Европейского механического общества (EUROMECH), Международной ассоциации по вычислительной механике и Американского общества инженеров-механиков (ASME) и выпускник Пермского Политеха Вадим Зильбершмидт. Развивать проект исследователи планируют на средства мегагранта Правительства Российской Федерации, который получили в 2020 году.

«Сейчас биомедицина переходит к решениям, направленным на потребности конкретных пациентов. Разработка биосовместимых изделий и устройств — одно из перспективных направлений в этой сфере. Такие имплантаты должны максимально «повторять» внутреннюю структуру и биологические функции живых тканей, обеспечивать необходимую прочность и не отторгаться. Цель нашего проекта — создать для этих изделий материалы с оптимальными свойствами и структурой и изучить их «поведение» после вживления», — рассказал Вадим Зильбершмидт.

С помощью 3D-печати можно получить инновационные изделия с уникальными свойствами, которыми не обладают природные материалы. Аддитивные технологии позволяют создать сложные конструкции различных форм и строения, «воспроизводя» структуру органов человека. «Материалы обеспечат эффективное врастание тканей при временных имплантатах: живые клетки будут воспринимать изделия как «домики» и «обживать» их. В случае же постоянных имплантатов, которые устанавливают на длительный срок, материалы должны быть достаточно прочными», — добавил ученый.

По словам Вадима Зильбершмида, технология 4D-печати позволяет разработать биоматериалы для изделий, которые изменяют форму внутри тела. С их помощью можно восстановить мышечные, костные и сердечно-сосудистые ткани или создать детские имплантаты, которые будут расти вместе с пациентом.

Источник: Официальный ресурс Министерства образования и науки Российской Федерации