Не имеющий аналогов композитный материал для медицины создали ученые БФУ имени И. Канта в составе научного коллектива. Авторы утверждают, что из нового композита можно печатать на 3D-принтере самофиксирующеся костные импланты или «капсулы» для адресной доставки лекарств в организм без хирургического вмешательства. Результаты исследования опубликованы в Materials Letters.
Важное требование к имплантам — способность помогать излечению, не вызывая отторжения организмом или других нежелательных последствий. Кроме того необходимо, чтобы имплант сохранял свою целостность и функциональность заданное время (в одних случаях нужна «пожизненная гарантия», в других имплант должен «рассосаться», например, через три месяца или полгода). Поэтому сегодня существуют титановые импланты, обладающие высокой химической стабильностью и механической прочностью, и полимерные, состав и структура которых могут быть очень близки к тканям человеческого организма.
Авторы работы считают, что импланты из полученного материала можно будет перемещать внутри человеческого тела с помощью внешнего магнитного поля, а также менять их форму посредством нагревания, возвращая в исходное состояние охлаждением.
«Основа нашего «умного» биопластика — полилактид (ПЛА), который широко используется для 3D-печати во всем мире. Мы добавили в его структуру наночастицы «магнитящегося» феррита кобальта размером порядка 20 нанометров, что придало ему чувствительность к внешнему воздействию магнитными полями. Из этого материала мы получили филаментную нить — «чернила» для 3D-печати», — рассказал один из авторов разработки, научный сотрудник лаборатории композиционных материалов Балтийского федерального университета имени Иммануила Канта Петр Ершов.
Образец пленки композита, напечатанной на 3D-принтере1 из 4
Образец пленки композита, напечатанной на 3D-принтере2 из 4
Научный сотрудник лаборатории композиционных материалов Балтийского федерального университета имени Иммануила Канта Петр Ершов3 из 4
Композит в состоянии суспензии4 из 4Образец пленки композита, напечатанной на 3D-принтере1 из 4Образец пленки композита, напечатанной на 3D-принтере2 из 4Научный сотрудник лаборатории композиционных материалов Балтийского федерального университета имени Иммануила Канта Петр Ершов3 из 4Композит в состоянии суспензии4 из 4
По словам ученого, использование нового материала потенциально позволит персонализировать импланты для каждого пациента не до операции, а уже после их вживления в организм. Также материал можно будет использовать для адресной доставки лекарств. Для этого пациент может, например, проглотить капсулу с лекарством, либо она может быть внедрена в кровяное русло. Затем врачи с помощью внешнего воздействия магнитным полем направляют капсулу к цели, где при нагреве она раскрывается и выпускает лекарство. После выполнения задачи капсула складывается охлаждением и выводится из организма наружу.
Авторы считают, что полученный материал также может быть использован для 3D-печати скаффолдов (каркасов или «строительных лесов» для роста клеток), стентов для сосудов и других трубчатых каналов, а также для создания самофиксирующихся костных имплантов (умных протезов).
Работа выполнена при поддержке Российского научного фонда.
Комментарии закрыты.