05.06.2012
Одной из актуальных проблем современной медицинской техники является разработка новых биоматериалов, способных существенно ускорить адаптацию искусственных имплантатов к живым тканям и значительно увеличить время их службы. Для этого необходимо объединить преимущества материалов с различными свойствами, такими как биосовместимость, биоактивность, гидрофильность, износо- и коррозионная стойкость, высокая усталостная прочность, низкий модуль упругости и коэффициент трения, высокая износостойкость.
Нержавеющая сталь, сплавы титана, никеля и кобальта разрешены к применению в медицинской практике в качестве материалов имплантатов и нашли наиболее широкое распространение в стоматологии, ортопедии, травматологии и хирургии. Вместе с тем, металлы и сплавы в качестве имплантатов обладают рядом существенных недостатков: а) поверхность металлов и сплавов является биоинертной, т.е. она не может адсорбировать биологические молекулы и образовывать химические связи с живыми тканями; б) ряд элементов, входящих в состав сплавов, таких как Ni, Al и V, могут проявлять токсичность или приводить к появлению побочных эффектов; в) многие сплавы обладают недостаточной прочностью, износостойкостью, а также повышенным износом в зоне трибологического контакта; г) образование металлических ионов и продуктов износа может приводить к нарушению физиологических функций организма (токсичности), а также к потере фиксации имплантата с костью. Модифицирование поверхности металлических имплантатов путем нанесения многофункциональных биоактивных наноструктурных покрытий (МБНП) позволяет преодолеть указанные недостатки и получить имплантаты нового поколения с высоким комплексом химических, механических, трибологических и биологических свойств.
Полимерные материалы, такие как высокомолекулярный полиэтилен (ВПЭ), политетрафторэтилен (ПТФЭ) и др. находят широкое применение в медицине в качестве фиксаторов костных отломков и для восполнения костных дефектов. Недостатком этих материалов является то, что они провоцируют образование фиброзной капсулы и не обладают остеокондуктивным действием. Эффективным методом улучшения биоактивных характеристик поверхности полимеров является нанесение на них наноструктурированных покрытий, обеспечивающих полимерным конструкциям принципиально новое качество – высокий интеграционный потенциал в клеточно-тканевой среде. Совмещение преимуществ наноструктурированного тонкопленочного материала и полимерной основы открывает принципиально новую перспективу в получении биоинженерных конструкций, отвечающих современным высоким требованиям клинической практики.
Партнерами по данному проекту являются: Московский научно-исследовательский онкологический институт им. П.А. Герцена; Центральный научно-исследовательский институт стоматологии и челюстно-лицевой хирургии; Российский онкологический научный центр имени Н.Н. Блохина РАМН; ООО «Конмет» и др.
Авторами проекта разработан оригинальный подход к решению проблемы создания новых биоинженерных материалов и конструкций, объединяющий возможности комплексного использования широкого спектра средств и методов современной химии и инженерии поверхности. Новизна подхода состоит в том, что в покрытия на основе тугоплавких соединений TiC, Ti(C,N), (Ti,Ta)C (Ti,Ta)(C,N) вводятся дополнительные элементы (Ca,Zr,Si,O,P), которые улучшают механические и трибологические свойства материала, а также обеспечивают биоактивные свойства поверхности и биосовместимость. Неорганические добавки CaO, ZrO2, Si3N4, TiO2, Ca3(PO4)2 и Ca10(PO4)6(OH)2 вводятся уже на этапе получения методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза композиционных мишеней для ионно-плазменного осаждения МБНП. По совокупности химических, механических, трибологических и биологических характеристик МБНП превосходят зарубежные аналоги. Аналогов композиционным мишеням для осаждения МБНП в мире не имеется.
МБНП являются новым классом материалов, обладающих уникальным сочетанием свойств, а их составы и технология получения защищены отечественными и зарубежными патентами. МБНП незаменимы для создания нового поколения гибридных биосовместимых материалов – ортопедических и дентальных имплантатов, имплантатов для черепно-челюстно-лицевой хирургии, фиксации шейного и поясничного отделов позвоночника и др. МБНП относятся к многофункциональным материалам, способным не только обеспечить высокие биологические свойства, но и повысить химические, механические и трибологические характеристики всего имплантата в целом.
 
Рис. 1. Имплантаты с МБНП
 
Коммерциализация МБНП позволит придать новое качество существующим на рынке металлическим и полимерным имплантатам, усилит конкурентные преимущества отечественных производителей, позволит сократить койко-дни за счет снижения количества осложнений и сокращения повторных операций, приведет к снижению стоимости по сравнению с зарубежными аналогами. Титановые имплантаты с МБНП предназначены для использования в ортопедии и стоматологии.
Имплантаты с покрытиями успешно прошли биологические, токсикологические, санитарно-химические и клинические испытания, по результатам которых зарегистрированы технические условия и получены регистрационные удостоверения на имплантаты титановые с многофункциональными биоактивными наноструктурными покрытиями для черепно-челюстно-лицевой хирургии, хирургии позвоночника, эндопротезирования тазобедренного сустава, разрешающие производство, продажу и применение на территории России.
Полученные МБНП обладают уникальным сочетанием свойств, необходимых для многофункциональных биоматериалов, работающих под нагрузкой: высокая твердость, низкий модуль упругости, высокая адгезионная прочность, низкий коэффициент трения, высокая износостойкость, высокая стойкость к упругой деформации разрушения и пластической деформации, высокая усталостная прочность, гидрофильность, отрицательный заряд поверхности в физиологической среде, положительный потенциал коррозии, биосовместимость, отсутствие токсичности и биоактивность, обеспечивающие существенное ускорение остеоинтеграции.

Возврат к списку


Наши проекты

Последние комментарии



Яндекс.Метрика