В Томске восстановят кости с помощью скаффолдов с эффектом памяти формы

Восстановление костной ткани остается одной из наиболее сложных задач в медицине. Для ее решения разрабатывают многофункциональные материалы – скаффолды. Они должны одновременно механически поддерживать кость и мышцы, ускорять регенерацию и подавлять возможные воспалительные процессы. Более того, по мере того, как костная ткань будет восстанавливаться, скаффолд должен постепенно растворяться, освобождая ей место.

Над такими материалами уже несколько лет работает материаловеды из Томского политехнического университета под руководством Романа Сурменева. Их новая работа посвящена 3D-печати биоразлагаемых скаффолдов с эффектом памяти формы.

За основу ученые взяли полимолочную кислоту, которая известна своей хорошей биосовместимостью и часто используется для имплантов. В качестве связующих звеньев добавили наночастицы магнетита, которые образуют водородные связи с полимером и улучшают его кристаллическую структуру. Материал имеет множество пор для заполнения заживляющими препаратами, белками или клетками. 

Ученые сделали несколько вариантов скаффолдов с разным содержанием магнетита и сравнили их друг с другом. Скаффолд с 50% частиц по своим механическим свойствам оказался очень похож на губчатые кости человека.

Все полученные материалы обладали эффектом памяти формы. Например, композитные скаффолды с добавлением наночастиц магнетита восстанавливают свою первоначальную форму на 85% просто под воздействием горячей воды. Образцы только из полимолочной кислоты в таких же условиях восстанавливались чуть хуже - в среднем на 75%.
 
Авторы полагают, что новые материалы можно будет использовать не только для восстановления костей, но и для создания искусственных скелетов и устройств мягкой робототехники. Результаты исследования опубликованы в журнале Advanced Composites and Hybrid Materials.