Производство эндопротезов с использованием аддитивных технологий позволяет наносить пористые покрытия, способствующие срастанию костных тканей с имплантатами и обеспечивающие повышенную долговечность и эффективность.
Каждый год в России проводят огромное количество операций по замене тазобедренных суставов. Несмотря на значительные успехи в разработке и применении имплантатов, существует постоянная потребность в совершенствовании их долгосрочной эффективности. Успех операций по замене суставов во многом определяется послеоперационным периодом, когда происходит остеоинтеграция. Во время этого процесса кость врастает в поверхность имплантата. Крепкая связь необходима для восстановления полного объема движений пациентов. Покрытие имплантатов должно удовлетворять нескольким условиям — биосовместимости и отсутствию иммунной реакции, способствованию росту остеобластов на поверхностях имплантатов, привлечению стволовых клеток из окружающих тканей и механической стабильности при физиологических нагрузках. Для этого ученые ищут оптимальные способы нанесения пористых покрытий на поверхности имплантатов.
Существующие методы нанесения покрытий на имплантаты имеют некоторые ограничения, такие как недостаточная биосовместимость, низкая механическая прочность или ограниченная интеграция с окружающей тканью. Чаще всего для соединения имплантата с костной тканью используют биосовместимый цемент, однако в некоторых случаях это может приводить к недостаточной сцепке. Инженеры Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого работают над технологией, позволяющей имплантатам и костным тканям соединяться без цемента, сообщает пресс-служба вуза. Для этого на поверхностях протезов формируются открытые пористые структуры, способствующие остеоинтеграции.
Специалисты научно-исследовательской лаборатории лазерных и аддитивных технологий Института машиностроения, материалов и транспорта СПбПУ разработали технологию наплавления пористого покрытия толщиной 600 мкм с открытой пористостью 60-80 % и возможностью управления указанными параметрами. На данный момент идут клинические испытания образцов и процесс изготовления комплекса серийного наплавления.
«Мы разработали не только технологию, то есть способ изготовления имплантатов, но и создаем приборную базу. В нашей лаборатории собрали макет комплекса лазерной наплавки. Он состоит из лазерной головки, сопла для подачи порошка и порошкового питателя. В качестве лазерного источника — волоконный лазер. Для получения пористого покрытия использовали запрограммированную траекторию перемещения сопла. Преимущество нашей технологии заключается в возможности управления высотой пористого покрытия и долей открытой пористости. Чашки, изготавливаемые по данной технологии, по качеству пористого покрытия относятся к премиальному классу», — рассказал заведующий научно-исследовательской лабораторией «Лазерные и аддитивные технологии» Михаил Кузнецов.
«Развитие аддитивного производства является ключевым фактором для обеспечения технологической независимости России. Успех научно-исследовательской лаборатории «Лазерные и аддитивные технологии» ИММиТ СПбПУ в создании чашек тазобедренных суставов не только демонстрирует высокую квалификацию сотрудников, но и открывает новые горизонты для импортозамещения в медицине. Это важный шаг к укреплению позиций университета на рынке инновационных решений и снижению зависимости от зарубежных технологий. Кроме того, достижения в этой области значительно укрепляют имидж Политеха как передового научно-образовательного учреждения, способного решать актуальные задачи и вносить вклад в развитие отечественной науки и техники, — прокомментировал директор ИММиТ СПбПУ Анатолий Попович.
Имплантаты успешно прошли испытания на мышах, в ходе которых показали высокий уровень приживаемости и отсутствие токсичности для организма. В настоящее время ООО «Эндоарт» и АО «Армалит» совместно с Национальным медицинским исследовательским центром травматологии и ортопедии имени Вредена проводят следующий этап испытаний имплантатов. Также ученые Политеха изготавливают первый в России комплекс, предназначенный для серийного нанесения пористых покрытий в производственных условиях. В будущем это позволит наладить серийное производство имплантатов.
А у вас есть интересные новости? Поделитесь с нами своими разработками, и мы расскажем о них всему миру! Ждем ваши идеи по адресу news@3Dtoday.ru.