В России разработали эндопротезы, имитирующие структуру настоящей кости

Ученые Передовой инженерной школы Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого создали новые эндопротезы суставов, которые способны имитировать структуру настоящей кости. Вместо использования сплошного металла, имплантат выполнен в виде тонкостенной, но прочной решетки, в пустоты которой со временем врастает собственная костная ткань пациента. Об этом пишет сайт ТАСС.

"Мы стремились к тому, чтобы имплантат стал не просто инертной опорой, а активной средой, способствующей регенерации. Управляя геометрией ячеек, мы программируем материал, задавая ему необходимую жесткость и создавая условия для роста новой ткани", - объяснил ведущий инженер Михаил Жмайло.

Традиционные металлические имплантаты часто слишком жесткие и могут со временем расшатываться, что приводит к атрофии кости.

Инженеры использовали мета-биоматериалы, представляющие собой сложные решетчатые структуры, напоминающие пчелиные соты. На этапе цифрового проектирования жесткость имплантата адаптируется под конкретного пациента, что позволяет физиологично распределять нагрузку при ходьбе. Пустоты внутри решетки служат строительными лесами для организма, активируя стволовые клетки для формирования новой костной ткани внутри титанового каркаса.

Компьютерное моделирование показало, что за три месяца биоматериал полностью заполняет искусственный каркас. Прежде чем напечатать протезы из титанового сплава, цифровые копии прошли испытания на суперкомпьютере в различных сценариях.

Выяснилось, что для бедренной кости оптимальны решетчатые структуры типа Diamond, а для сложной анатомии таза - структура Gyroid.

Директор ПИШ СПбПУ Алексей Боровков отметил, что главный итог работы - это методология и база знаний, позволяющие проектировать имплантаты с предсказуемым поведением под конкретные клинические задачи.

"В будущем мы сможем разрабатывать имплантаты, адаптированные под анатомию и образ жизни пациентов, что позволит перейти к доказательному проектированию ортопедических конструкций нового поколения", - добавил Боровков.

В ближайшие два года в рамках гранта Российского научного фонда ученые продолжат исследования и планируют адаптировать технологию для создания полимерных имплантатов позвоночника.