Из керамики и синтетических порошков созданы подобные натуральной кости имплантаты

Производство медицинских имплантатов, в том числе костных, является одной из областей применения указанных биоматериалов. В качестве исходного сырья используются распространенные дешевые и доступные природные материалы, которые с помощью определенных технологий делают биоактивными. Попадая в организм, такие системы взаимодействуют с костной тканью: стимулируют рост, способствуют миграции, делению и дифференцировке клеток.

К таким материалам особые требования: они не должны оказывать отрицательного влияния на живые системы (это определяется химическим составом, свойствами поверхности и физическими показателями компонентов материала), материал должен быть биологически активным и влиять на физиологические процессы, а искусственная кость — пористой (тогда клетки костной ткани и кровеносные сосуды прорастают внутрь имплантата).

«Обычный протез из силиката кальция, который будет инертен в организме, получить довольно просто. А чтобы сделать его биологически активным, надо применять специальные технологии, включая новые и малоизученные», — говорит руководитель проекта, заведующий лабораторией композиционных и керамических функциональных материалов Института химии Дальневосточного отделения РАН Евгений Папынов.

Авторы нашли способ сделать керамику и порошок силиката кальция активными при введении их в организм и сохранить необходимую для имплантатов структуру и прочность. Для синтеза порошка использовали золь-гель технологию. Это хорошо изученный и достаточно популярный в мире метод: исходный раствор становится порошком из наночастиц. При работе с керамикой исследователи применяли оригинальную технологию искрового плазменного спекания — синтеза керамики из полученных ранее порошков силиката кальция с разными биологически активными добавками. Эта технология еще мало изучена в мире.

«Из одного сырья мы получаем биологически активный наноструктурированный порошок с заданным составом. И при необходимости превращаем его в плотную керамику нужного размера и профиля», — поясняет Евгений Папынов.

Преимущество таких изделий — в сочетании полного набора совместимых с организмом свойств самих материалов и доступных методов их синтеза. А добавки наночастиц благородных металлов — золота и серебра — придают имплантатам антибактериальные и противовоспалительные свойства.

Полученные из этих материалов протезы обладают исключительной биологической совместимостью, что позволяет протезировать пациентов любого возраста. Это относительно дешевые и доступные биоматериалы из отечественного сырья.

В разработке принимали участие ученые Института химии дальневосточного отделения РАН, Дальневосточного федерального университета, Тихоокеанского государственного медицинского университета и Тихоокеанского института биоорганической химии им. Г.Б. Елякова.