Магистрантка Научно-образовательного центра (НОЦ) Б.П. Вейнберга Томского политехнического университета Анна Угодчикова разрабатывает новые биокомпозитные материалы для имплантатов на основе металлической подложки и биосовместимого покрытия на основе волластонита — природного силиката кальция. Эта разработка была представлена на Международной молодежной научно-практической конференции «Физико-технические проблемы в науке, промышленности и медицине», которая проходит в эти дни в Томском политехе.
Металлы являются достаточно распространенным материалом в изготовлении имплантатов в силу своих отличных физико-механических свойств. Однако есть те, которые могут либо совсем отрицательно влиять на организм, либо быть абсолютно нейтральными.
Одним из самых распространенных по биосовместимости металлов для человеческого организма является магний и его сплавы. По упругости он максимально приближен к человеческой кости и не приводит к экранированию кости от нагрузки как, например, титан. Однако он обладает способностью к биорезорбции или рассасывания в организме. Чтобы рассасывание имплантата происходило не слишком быстро на будущий имплантат наносят биопокрытие, которое стимулирует рост костной ткани и ее связи с имплантатом с одной стороны и защищает металл от быстрой коррозии с другой.
«Для биопокрытия мы используем материалы на основе волластонита. Зарубежными учеными уже доказано, что силикатные покрытия, в том числе волластонит, проявляют большую биоактивность, чем трикальцийфосфат или гидроксиапатит. Он наносится на поверхность имплантата методом микродугового оксидирования.
Данный метод в настоящее время очень популярен и является одним из наиболее эффективных благодаря его простоте и высокой эффективности. А главное — таким способом можно наносить биоактивные покрытия на имплантаты сложной формы»,— рассказывает Анна Угодчикова.
Сейчас Анна работает над исследованием изменения свойств биопокрытий при варьировании различных параметров процесса микродугового оксидирования таких, как длительность нанесения, длительность импульсов, частота следования импульсов и другие.
Несмотря на то, что модифицированием поверхности материалов, в том числе получением биосовместимых покрытий, занимаются большое количество ученых по всему миру, остается достаточно вопросов без ответов. Постоянно ведутся исследования в попытках найти абсолютно новый класс биоактивных покрытий, которые покажут еще большую биоактивность. Силикатные покрытия — как раз перспективный тип покрытий.
«Область исследования актуальна и важна, поскольку может принести огромную пользу в областях травматологии, ортопедии и дентальной хирургии. Если нам удастся подобрать самый оптимальный материал, метод и режимы получения, а это является задачей очень высокой сложности, в будущем пациенты смогут обойтись без повторных операций, что сократит время выздоровления и, конечно, финансы на лечение», — отмечает молодой ученый.
Добавим, исследование проводится при финансовой поддержке программы фундаментальных исследований Сибирского отделения РАН. Над исследованием также работают сотрудники лаборатории Института физики прочности и материаловедения СО РАН, профессор ТПУ Юрий Шаркеев и научный руководитель исследования Мария Седельникова.