Ученые ТПУ разрабатывают почти идентичные человеческой кости имплантаты

| 1148

Ученые кафедры теоретической и экспериментальной физики Томского политехнического университета разрабатывают технологию, которая позволяет производить биоимплантаты, сходные по текстуре с человеческой костью. Политехники модифицируют биокомпозиты титанового имплантата импульсным электронным пучком. В отличие от других существующих технологий нанесения биопокрытий, разработанная политехниками, делает имлантаты наиболее похожими на человеческую кость. Они реже отторгаются организмом и лучше приживаются.

 

В медицине сегодня широко применяется практика нанесения на титановый имплантат  биопокрытия, главным компонентом которого является гидроксиапатит — кальций-фосфатное соединение, входящее в состав человеческой кости. С его помощью имплантат приживается в организме человека легче и быстрее, не вызывает реакции отторжения и ускоряет процессы регенерации.

Обычно биопокрытие на основе гидроксиапатита наносится на поверхность титана методом магнетронного распыления, образуя тонкую пленку. Однако, находясь долгое время в организме, такая «оболочка» нередко отслаивается, и, следовательно, теряет свои функциональные свойства. С помощью технологии, разработанной коллективом ученых ТПУ, эту проблему вполне реально решить.

«С помощью импульсного электронного пучка гидроксиапатит как бы «спекается» с верхним слоем титанового образца — их компоненты перемешиваются на наноуровне. В результате биопокрытие становится уже частью имплантата, что делает его ближе по текстуре к человеческой кости — таким же неровным и шероховатым. Организм не принимает имплантат за инородный объект, а биоматериал, который теперь уже не имеет возможности от него отслоиться, ускоряет процесс регенерации»,

— рассказывает студентка четвертого курса Физико-технического института ТПУ Екатерина Чудинова, работающая в научном коллективе. В январе она представила исследования на всероссийском конкурсе научных работ молодых ученых по биомедицинской инженерии и заняла первое место.

Параметры импульсного пучка можно регулировать, достигая тем самым высоких качественных показателей структуры покрытия.

«В целом, метод импульсного электронного пучка имеет широкое применение в самых различных областях науки, в частности его используют при создании 3D-скэффолдов. В процессе их производства мне удалось поучаствовать лично, пройдя научную стажировку в городе Эстерсунд (Швеция) осенью 2014 года. В России эту технологию называют «трехмерной печатью»», — заключает Екатерина.

Сама технология, позволяющая с использованием импульсного электронного пучка модифицировать поверхностные слои различных материалов, — разработка коллектива под руководством ведущего научного сотрудника кафедры теоретической и экспериментальной физики ТПУ (ТиЭФ ТПУ) профессора Николая Коваля. Получить биокомпозит, обладающий уникальным набором свойств, позволило совместное использование этой технологии наряду с технологией ионно-плазменного осаждения биоактивных покрытий, которой руководит доцент кафедры ТиЭФ Роман Сурменев — научный наставник Екатерины Чудиновой.

Справка:

Екатерина Чудинова занимается научной работой на кафедре теоретической и экспериментальной физики, является неоднократным дипломантом и участником конференций. Учась на четвертом курсе, студентка уже имеет опыт представления докладов на международной арене — в октябре 2014 года Екатерина выступила на международной конференции «IFOST» в городе Читтагонг (Бангладеш).

В конференции «Актуальные вопросы биомедицинской инженерии» выступили молодые ученые более чем из 20 регионов России, а также ребята из Риги, Ташкента, Минска, Луганска, Киева.