Сотрудники Института металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН создали кальцийфосфатный цемент для замещения костной ткани там, где она разрушена из-за болезни или травмы. Как и положено российской разработке, материал в несколько раз дешевле зарубежных аналогов, но коммерческого применения ему пока не предвидится.

Разрушение костной ткани вызывают травмы и такие болезни, как остеомиелит, остеопороз, остеосаркома. В процессе лечения, устранив причину дефекта костной ткани, ткань нужно восстановить. Для этого используются различные материалы – металлы, пластмасса; на пустующее место можно поместить кость самого пациента или другого человека или заместить дефект ксенотрансплантатом из кости животного. Все эти материалы неидеальны для трансплантации: они могут быть отторгнуты организмом, а в случае, когда кость своя, родная, её нужно откуда-то вырезать, что тоже не очень хорошо сказывается на здоровье пациента. Поэтому учёные во всем мире работают над созданием синтетических материалов, близких по свойствам к костной ткани. В частности, для этого используются фосфаты кальция.

Рис. 1. Микроструктура порошков фосфатов кальция.

Разные дефекты требуют материалов с разными свойствами: в некоторых случаях нужен жидкий застывающий материал, который можно ввести в нужное место с помощью шприца, в других – гранулы, которые можно, например, засыпать в лунку удалённого зуба, в третьих – цельный кусок.

Рис. 2. Владимир Комлев: «Мы пытаемся создать материалы, наиболее близкие по свойствам к костной ткани».

В лаборатории керамических композиционных материалов ИМЕТ Владимиром Комлевым с сотрудниками разработаны составы кальцийфосфатных цементов (КФЦ) двух видов – апатитовый и брушитовый. КФЦ похож на обычный цемент: это порошок и жидкость, которые смешиваются, заливаются в место дефекта и там затвердевают. Апатитовый цемент не биодеградирует, он замещает собою недостающий участок кости. Брушитовый, напротив, служит только временной заменой костной ткани и растворяется по мере того, как на месте повреждения восстанавливается настоящая кость.

Точные составы порошка и жидкости – ноу-хау исследователей. За эти исследование Комлев стал лауреатом премии Президента Российской Федерации 2011 года в области науки и инноваций для молодых учёных.

Сейчас кальцийфосфатные материалы широко востребованы, но производятся они только за рубежом и очень дороги: 5 см³ стоят около тысячи долларов.

В онкологии, где объём дефекта может достигать 100 см³, стоимость лечения такими материалами получается просто запредельной. Материал, созданный в ИМЕТ РАН, намного дешевле: 5 см³ брушитового КФЦ ориентировочно стоят 5 тысяч рублей, апатитовый в два раза дешевле. Однако выход на рынок – задача не менее сложная, чем разработка фундаментальных основ материалов и создание технологий. И на вопрос о дальнейшей судьбе разработанных им кальцийфосфатных цементов Владимир Комлев отвечает откровенно:

«На полку положим, и всё. Серьёзно. Скорее всего, так».

Пока что он занят попытками организовать выпуск другой разработки лаборатории – гибридного комплекса на основе фосфатов кальция для остеопластики.

Работа поддержана ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007–2013 годы».

Источники информации:

V.S. Komlev, I.V. Fadeeva, S.M. Barinov, J.V. Rau, M. Fosca, A.N. Gurin, N.A. Gurin Phase Development During Setting and Hardening of a Bone Cement Based on α-Tricalcium and Octacalcium Phosphates. – Journal of Biomaterials Applications. – May 2012. – Volume 26. – № 8. – 1051–1068.

V.S. Komlev, J.V. Rau, M. Fosca, A.S. Fomin, A.N. Gurin, S.M. Barinov, R. Caminiti Single-phase bone cement based on dicalcium phosphate dihydrate powder and sodium silicate solution. – Materials Letters. – Volume 73. – 15 April 2012. – P.~115–118.

Автор: Боровикова Екатерина.