Чтобы залечить серьёзный перелом, хирурги применяют особый имплант, способствующий восстановлению кости, — каркас, который постепенно зарастает тканью. В идеале к тому времени, как имплант выполнит свою задачу, он должен раствориться в теле — тогда не понадобится ещё одна операция, чтобы извлечь его.
Материалы таких имплантов должны быть прочными, как кость, пористыми — чтобы было пространство для формирования новой ткани, биосовместимыми и биоразлагаемыми. Другими словами, с одной стороны, конструкция должна приниматься организмом пациента, с другой стороны — естественным образом растворяться, но не слишком быстро, чтобы кость успела вырасти.
Для этой задачи учёные Сколтеха и Сеченовского университета напечатали на 3D-принтере образцы из пористого сплава железа и кремния — создатели считают этот материал перспективным для дизайна костных имплантов.
Коллектив исследовал механические свойства сплава, чтобы проверить, насколько хорошо образцы выдерживают сжатие и растяжение по сравнению с чистым железом и его другими сплавами, популярными в имплантологии. Выяснилось, что новый сплав по характеристикам превосходит аналоги. Вдобавок испытания показали, что такие импланты действительно будут разлагаться организмом за нужное время.
Также учёные испытали образцы в физиологическом растворе с использованием живых клеток. Мышиные фибробласты и клетки, полученные из пуповины человека, продемонстрировали хорошую спайку, то есть прочно пристали к каркасу из сплава. Удалось подтвердить, что выжило примерно 70% клеток, что говорит о достаточно умеренной токсичности материала — она связана с образованием при его разложении гидроксида и хлорида железа. Важно, что на образце наблюдалось отложение фосфата кальция — значит, на импланте будет расти костная ткань.
