Каждый год тысячи человек во всем мире становятся обладателями искусственных имплантов в тазобедренных суставах или коленях. В большинстве случаев эти заменители суставов изготовлены из титановых сплавов. Австралийские исследователи создали новый тип искусственного сустава, изготовленный из материала самой кости, который, по всей видимости, отодвинет титановые импланты в прошлое.

Ученые из Murdoch University (Перт, Австралия) разработали минеральный порошок, который производится из основного компонента кости- керамического материала гидроксилапатита (hydroxylapatite). Порошок изготавливается с использованием методов нанотехнологии, где ученые, используя суб-микроскопические частицы вещества, решают одни из самых крупных проблем имплантации.

Титановая шейка бедра

Новые импланты могут быть отлиты в любой форме и, поскольку они изготовлены из материала, «известного» организму, их адаптация происходит значительно быстрее, чем их традиционных предшественников.

Руководит командой исследователей д-р Джерард Эдди Пойнерн (Dr Gerard Eddy Poinern), глава университетской Научно-исследовательской группы прикладной нанотехнологии (Applied Nanotechnology Research Group – MANRG), который считает, что новая нанотехнология, используемая группой, в скором времени приведет к полной замене традиционной титановой пластины на пластину из наногидроксилапатита, легко воспринимаемого и адаптируемого организмом.

Одним из рисков, связанных с заменой сустава операционным путем, является возможность внесения инфекции в зону, окружающую имплантированное соединение. Если традиционные методы лечения инфекции антибиотиками не помогают, в таких случаях появляется необходимость удаления импланта, что вызывает дополнительные осложнения. Д-р Пойнерн утверждает, что антибиотики могут быть внесены в наногидроксилапатитную смесь без ущерба для механических свойств последней. При этом, антибиотики начнут действовать немедленно, затрудняя развитие бактерий. Шансы на успешное лечение инфекции существенно повышаются и, соответственно, существенно уменьшается риск отторжения импланта.

Новая рецептура в наногидроксилапатитной смеси как основного компонента неорганических материалов кости, разработанная учеными из Murdoch University, повышает биосовместимость и биоактивность соединения, давая возможность организму восстанавливаться много быстрее. Красота научного и технологического решения группы д-ра Пойнерна заключается в изготовлении смеси для имплантов с использованием нанотехнологии.

Кость состоит из небольших стержней гидроксилапатита, которые часто ломаются на причудливые формы. Благодаря тому, что смесь имеет изначальный вид порошка, ей может быть придана любая форма, например, винтов, пластин различной кривизны и т.д. Для создания наногидроксилапатита для экспериментальных имплантов ученые использовали сфероидальные наночастицы диаметром порядка 37 нм различных комбинаций нитрата кальция и фосфатов. Указанные композиции при ультразвуковом нагреве формируют наносферы минералов.

Наногидроксилапатит

На следующей фазе исследований группа предполагает приступить к испытаниям гидроксилапатита на прочность и усталостные характеристики, а также начать серьезные исспытания на биологическую совместимость.

Евгений Биргер