Долговечные импланты: в ДГТУ работают над технологией регенерации поврежденных костных тканей

Инженеры опорного вуза Ростовской области разрабатывают технологию создания биоактивных каркасов - скаффолдов. Они предназначены для выращивания долговечных имплантов из живых клеток.

Инженеры надеются, что инновация найдет применение как в регенеративной медицине, так и в научно-исследовательской работе, направленной на развитие новых методик для восстановления поврежденных костных тканей.

Разработкой технологии занимаются сотрудники научно-исследовательской лаборатории «Инженерные технологии в медицине» (совместное предприятие ДГТУ и Ростовского научно-исследовательского онкологического института).

«Проблема устранения дефектов, полученных по причине врожденных патологий, травм или оперативных вмешательств, крайне актуальна. Восстановить поврежденные ткани можно с помощью костной ауто- и аллопластики, однако для этих методов необходим донор. Кроме того, существует риск заражения организма и отторжения биоматериала. Мы предлагаем инновационное решение, которое объединит области регенеративной медицины, аддитивных технологий (технологий послойного синтеза) и систем автоматизированного проектирования», – рассказал некоторые подробности проекта его руководитель и эксперт лаборатории Сергей Чапек.

Суть технологии в том, что посредством 3D-принтера выстраивается каркас, на который «подселяются» молодые клетки костной ткани пациента, полностью соответствующие биомеханическим особенностям поврежденной ткани.

«Таким образом, можно будет создавать гипоаллергенные имплантаты, которые не будут отторгаться организмом», - пояснили в службе информации ДГТУ.

В качестве основы для изготовления скаффолдов инженеры используют медицинский сплав титана (порошок для лазерного сплавления). Материал обладает высокой биосовместимостью, отличается прочностью и большим сопротивлением к переломам.

«Сами скаффолды являются трехмерными пористыми матрицами. Они необходимы для пространственного формирования будущего клеточного органа или его фрагмента. Процесс создания модели матрицы достаточно трудоемкий, так как в основе каждой структуры заложены определенные математические формулы, благодаря которым можно создавать различные формы пор, а также регулировать их плотность. По завершении моделирования конструкция необходимого каркаса изготавливается при помощи аддитивных технологий.

Такой метод в совершенстве подходит для изготовления скаффолдов, так как позволяет создавать миниатюрные изделия высокой точности и соответствующей плотности, – уточнила инженер лаборатории Юлия Михайлина.

Новаторскую технологию инженеры уже применили на практике: с помощью аддитивных технологий вырастили первые образцы скаффолдов. Они будут направлены в Ростовский научно-исследовательский онкологический институт, где специалисты по клеточным культурам приступят к выращиванию человеческих клеток на титановых скаффолдах.

По прогнозам, основными потребителями технологии, позволяющей выращивать импланты, исключающие зависимость от донорского материала, в том числе риск заражения и отторжения, станут медицинские учреждения и научные институты, занимающиеся исследованиями в области регенеративной медицины и биоинженерии.