Ученые ТГУ создали биоактивное композиционное покрытие, ускоряющее интеграцию замещающей конструкции в организм. За это открытие разработчик получил стипендию президента России.
Аспирант физико-технического факультета ТГУ, сотрудник лаборатории сверхэластичных биоинтерфейсов Кирилл Дубовиков занимается исследованиями по созданию имплантов для восстановительной хирургии. Недавно на базе лаборатории разработано биоактивное композиционное покрытие, ускоряющее интеграцию замещающей конструкции в организм. За эту работу аспирант ТГУ удостоен стипендии президента России. Описание исследований и производства покрытия Кирилл Дубовиков и его коллеги представили в статье, которая опубликована в престижном международном журнале Ceramics International (Q1).
Задачей исследования, проведенного материаловедами ТГУ, было создание нового покрытия для имплантов из никелида титана, используемых для пластического замещения костных дефектов. При этом в качестве покрытия используется гидроксиапатит – фаза на основе фосфата кальция, которая является главной составляющей минеральной компоненты кости человека. Он способствует приживлению замещающей конструкции при коррекции травматических повреждений костного каркаса даже в сложных случаях, например, у пациентов с остеопорозом.
«Мы наносили покрытие из коррозионно-стойкого и биоактивного слоев. Коррозионно-стойкое, толщиной 250 нм, наносили первым на подложку из никелида титана с помощью магнетронного распыления, а биоактивное, толщиной около 1,5 мкм, напыляли поверх коррозионно-стойкого плазменно-ассистированным ВЧ-распылением, – говорит Кирилл Дубовиков. – Затем проверяли, как параметры осаждения, такие как ток плазмогенератора, ускоряющее напряжения и давление в камере влияют на структуру, фазовый состав и свойства биоактивного покрытия».
Экспериментально мы смогли подобрать оптимальный режим для производства покрытия. Коррозионные испытания изготовленных образцов показали, что покрытие из гидроксиапатита растворяется в жидкостях, симулирующих человеческие жидкости; при этом коррозионностойкий слой сохранил свою структуру, не поддавшись коррозии.
«В ходе in vitro испытаний было установлено, что мезенхимальные стволовые клетки из жировой ткани способны дифференцироваться в остеобласты, которые образуют костный (кальцинированный) межклеточный матрикс, – поясняет Кирилл Дубовиков. – Это говорит о том, что сформированное нами покрытие гидроксиапатита способно ускорять процесс направленного формирования костной ткани».
Добавим, что в 2023 году Кирилл Дубовиков получил другую престижную награду – персональную стипендию имени Камила Валиева, выдающегося советского и российского физика. Молодой ученый ФТФ ТГУ участвует в крупных проектах, поддержанных Российским научным фондом, мегагрантом правительства России и федеральной программой «Приоритет 2030». Цель проектов – разработка замещающих конструкций и покрытий для восстановительной медицины, которые помогут вернуть качество жизни пациентам с тяжелыми патологиями.