Ученые кафедры неорганической химии ХФ ТГУ запатентовали метод синтеза наноразмерного порошка гидроксиапатита (основного минерального компонента костной ткани) с применением выгорающей добавки агар-агар. Это позволяет обеспечить материалу нужную структуру и приблизить искусственную кость к ее природному аналогу.

• Кости человека различаются по микроструктуре и механическим свойствам, которые зависят от пористости, поэтому мы ищем способы еще на стадии синтеза задавать материалу нужную текстуру, – говорит доцент кафедры неорганической химии ТГУ Наталья Коротченко. – Пористость и механические свойства челюстно-лицевых костей, черепной коробки, головки тазобедренного сустава, ребер, предплечья и других неодинаковы. Поэтому для изготовления импланта, который будет заменять утраченный фрагмент конкретной кости, необходим материал с аналогичной структурой.

Чтобы обеспечить гидроксиапатиту нужную пористость, исследователи кафедры неорганической химии ХФ ТГУ применяют выгорающие добавки. В частности, ученые изобрели новый способ синтеза этого порошка в микроволновом поле с использованием агар-агара. Растительный желатин, который делают из морских водорослей, выгорает под воздействием высоких температур, после чего в материале остаются поры. Их наличие способствует лучшему прорастанию костной ткани сквозь имплант и повышает биосовместимость синтетического материала с родными тканями человека.

• СВЧ-излучение быстро и равномерно нагревает облучаемый образец, благодаря чему процесс синтеза требует меньших временных и энергетических затрат, – говорит Наталья Коротченко. – Мы научились получать микропористый гидроксиапатит, но в идеале хотим подобрать такие выгорающие добавки и в таком составе, чтобы синтезировать макропористый материал.

В настоящее время ученые проводят эксперименты с разными неорганическими и органическими веществами. Например, используют в процессе синтеза растворимые соли, глюкозу. В качестве возможных вариантов исследователи рассматривают многоатомные спирты и целлюлозу.

Помимо пористости ученые научились варьировать и другие функциональные характеристики заменителя кости. В рамках гранта РНФ под руководством заведующего кафедрой неорганической химии Владимира Козика были разработаны способы модифицирования гидроксиапатита введением в его структуру ионов различных элементов. Так, например, введение ионов серебра повышает антибактериальные свойства материала, а силикат-ион способствует повышению его резорбируемости и остеоинтеграции, что важно для процесса обновления кости.

Добавим, что гидроксиапатит, разработанный химиками ТГУ в САЕ Институт «Умные материалы и технологии», предназначен для изготовления имплантов с последующим использованием их в челюстно-лицевой хирургии, стоматологии, травматологии и ортопедии.