В научно-исследовательском центре (НИЦ) «Курчатовский институт» создали индивидуальные полимерные имплантаты — биоразлагаемые кейджи для сращения соседних позвонков. На текущий момент в медицине используются импланты из неразлагаемых материалов, остающиеся внутри организма навсегда и потенциально способные стать причиной осложнений. Помимо учёных из Курчатовского института в разработке кейджей участвовали специалисты Российского научного центра хирургии им. Академика Б. В. Петровского.
Спинальный кейдж представляет собой конструкцию, устанавливаемую в ходе операции на позвоночнике на место разрушенного межпозвонкового диска для сращения соседних позвонков, повреждённых в результате травм или заболеваний. Кейдж соединяет позвонки, и после их сращения в заданные сроки заменяется костной тканью пациента.
Одно из главных требований к кейджам было создание биодеградируемого материала. В лаборатории полимерных материалов Курчатовского комплекса НБИКС-природоподобных технологий по эскизам врачей была разработана конструкция кейджа, далее создана его модель на основе КТ-снимка пациента, после чего изготовлен имплантат на 3D-принтере. Сам кейдж состоит из двух частей: каркаса, принимающего на себя всю нагрузку, и зоны с пористой структурой.
«Костная ткань обладает большой пористостью, от 50 до 90%, и на то есть ряд причин – диффузия питательных веществ, выведение различных продуктов из организма. Поэтому одно из требований к имплантату – пористость. Перед нами стоял большой вопрос – как воссоздать такую пористую структуру? Мы решили использовать систему элементарных ячеек, построенную на основе гироидной поверхности (гироид – сложная структура, бесконечно связная и повторяющаяся во всех трёх измерениях, лишённая прямых линий и плоскостной симметрии). Её параметры можно рассчитать математическими методами и варьировать, за счёт чего точно регулировать пористость полученной структуры и ее механические свойства. Это позволяет подстраиваться под ту костную ткань, куда будет установлен имплантат. Например, кейджи для шейного отдела позвоночника и для поясничного будут иметь разные структуры ячейки», — указал Никита Седуш, начальник лаборатории полимерных материалов Курчатовского комплекса НБИКС-природоподобных технологий.
Как заявили создатели, для сложной «геометрии» кейджей классические методы обработки материала не подходят. Поэтому с помощью аддитивных технологий (3D-печать) можно создавать изделия нужной структуры и регулировать их свойства.
По словам начальника лаборатории полимерных материалов Курчатовского комплекса НБИКС-природоподобных технологий Никиты Седуша, его лаборатория много работает с полилактидом и его сополимерами различных составов. Эти материалы уже хорошо изучены Седушем и его коллегами, и учёные умеют синтезировать и настраивать их свойства. Результаты исследований лаборатории показали, что полилактиды могут заменить неразлагаемые материалы для изготовления медицинских конструкций.
Кейджи из полилактида полностью разложатся в послеоперационный период, а предварительные испытания показали, что они выдерживают нагрузку на сжатие более 500 кг каждый. Изготовленные первые образцы в ближайшее время будут испытаны на животных.
