Российские ученые-материаловеды поставили перед собой задачу создать такой имплант, который повторял бы механические характеристики кости и не позволял деградировать окружающим его тканям.
— Мы обратили внимание на два полимерных материала, которые уже используются при протезировании слабонагруженных костей, но непригодны, каждый по своей причине, для изготовления протезов конечностей, — рассказал «Известиям» соавтор разработки, сотрудник Центра композиционных материалов НИТУ «МИСиС» Александр Чубрик. — Сверхвысокомолекулярный полиэтилен (СВМПЭ) применяют при эндопротезировании суставов, но он обладает низкой прочностью. Второй полимер, полиэфирэфиркетон (ПЭЭК) — достаточно твердый, прочный и упругий. Его используют в спинальной хирургии, но для изготовления протезов рук и ног он тоже не годится: крошится при подгонке, что создает опасность попадания крошки в область имплантации.
Новый имплант-гибрид состоит из двух этих полимеров. Его механические свойства такие же, как у трубчатой кости, структуру которой он и повторяет: оболочка из твердого материала, сердцевина — из пористого. Для достижения результата требовалось воссоздать микроструктуру кости, воспроизвести размер и форму пор, добиться надежного сопряжения материалов, правильного обмена нагрузками между ними и многого другого.
После нескольких лет исследований ученые добились успеха. Недавно опубликованные в научной периодике данные испытаний нового гибридного материала свидетельствуют о том, что по своим механическим характеристиками имплант практически полностью соответствует натуральной человеческой кости.
Другое важнейшее преимущество гибрида: натуральная костная ткань после установки импланта сможет прорастать в него, заполняя поры. Это означает, что со временем имплант станет единым целым с организмом. Именно это качество материала считает едва ли не самым главным завкафедрой травматологии, ортопедии и хирургии катастроф Первого московского государственного медицинского университета им. И.М. Сеченова Алексей Лычагин.
— Идеальный материал для замены костной массы нигде в мире пока не создан, — сказал он «Известиям». — Но если клинические испытания подтвердят качества, которые можно ожидать от полимерного гибрида, это будет несомненно огромным шагом в сторону идеального образца.
В костной ортопедии для протезирования уже много лет применяют медицинскую сталь и титан. Они обеспечивают высокую прочность и упругость конструкций, но у этих материалов есть недостатки.
— Металл по своим механическим характеристикам сильно отличается от натуральной кости, — пояснил «Известиям» руководитель разработки, научный сотрудник Национального исследовательского технологического университета «МИСиС» Федор Сенатов. — С одной стороны, титановый имплант чрезвычайно прочен и упруг, и потому принимает на себя всю приходящуюся на конечность механическую нагрузку целиком и «экранирует» напряжение. С другой стороны, если нагрузки на кость нет, организму кажется, что она больше не нужна, и он перестает о ней заботиться. В результате кость теряет прочность, делается хрупкой и может легко сломаться. Другое дело — новый гибридный материал.
По словам Федора Сенатова, сейчас ученые проводят испытания гибридного материала in vivo, на лабораторных животных. Уже в будущем году они планируют внедрить его в ветеринарии для протезирования сломанных лап домашних животных. До начала применения революционного импланта в медицинской практике должно пройти еще не меньше 3–4 лет клинических испытаний и технологических доработок.
