Ученые Пермского Политеха создали высокопористый материал на основе фосфатов магния, способный ускорять восстановление костной ткани и одновременно служить контейнером для длительной доставки лекарств. Разработка не имеет аналогов в России и может лечь в основу нового поколения биорезорбируемых костных имплантатов.
Проблема: когда кость не восстанавливается сама
По данным Всемирной организации здравоохранения, более 500 млн человек в мире страдают остеопорозом. Среди людей старше 55 лет это приводит примерно к 37 млн переломов ежегодно — в среднем 70 травм в минуту. К возрастным переломам добавляются тяжелые повреждения после ДТП, спортивных травм и хирургического удаления опухолей.
В случаях, когда организм не способен самостоятельно восстановить утраченный фрагмент кости, хирурги используют временные имплантаты-каркасы. Долгое время «золотым стандартом» считались материалы на основе фосфатов кальция, однако у них есть принципиальные ограничения.
Почему кальциевые имплантаты устарели
Кальций-фосфатные материалы:
- рассасываются в организме слишком медленно — иногда в течение нескольких лет;
- могут механически мешать росту новой кости;
- остаются биологически пассивными;
- требуют сложной переработки высвобождающихся ионов кальция, прежде чем они включаются в костную ткань.
Фактически такие имплантаты выполняют лишь роль опоры, не участвуя активно в процессе регенерации.
Магний как биологически активная альтернатива
Перспективной заменой являются фосфаты магния. В отличие от кальциевых аналогов, они:
- растворяются с оптимальной для заживления скоростью;
- высвобождают ионы магния, которые стимулируют рост костной и сосудистой ткани;
- создают благоприятную биохимическую среду в зоне повреждения.
Несмотря на эти преимущества, в России до сих пор не существовало технологий промышленного получения таких материалов для медицины.
Уникальная технология Пермского Политеха
Ученые ПНИПУ впервые в России разработали методику получения высокопористого фосфат-магниевого материала для костных имплантатов. В ее основе — оригинальный способ синтеза минерала струвита.
Струвит содержит магний и фосфор, а также воду и аммиак. При термической обработке летучие компоненты испаряются, формируя внутри материала развитую систему пор. Однако ключевым оказалось то, что:
высокопористая структура образуется только при синтезе струвита по оригинальной методике пермских ученых — стандартные способы дают плотный, непригодный для медицины материал.
Рекордные параметры пористости
Полученный материал обладает уникальными характеристиками:
- удельная поверхность — 266 м²/г (эквивалент площади теннисного корта в одном грамме вещества);
- объем пор — 0,343 см³/г;
- радиус пор — около 2,6 нм.
Такое сочетание параметров открывает сразу два ключевых медицинских применения.
Каркас для кости и контейнер для лекарств
По словам Ирины Пермяковой, доцента кафедры «Химия и биотехнология» ПНИПУ, разработанный материал может выполнять двойную функцию:
«Большая площадь поверхности делает его идеальным каркасом для прикрепления клеток, ускоряя срастание имплантата с костью. А развитая пористость позволяет использовать его как “умный контейнер” для антибиотиков или факторов роста».
Имплантат можно заранее насытить лекарственным препаратом. По мере растворения он будет месяцами высвобождать активное вещество непосредственно в зоне повреждения, снижая риск инфекции и устраняя побочные эффекты системной терапии.
Шаг к новому поколению имплантатов
Исследование, опубликованное в журнале «Химическая безопасность» и выполненное в рамках программы «Приоритет-2030», открывает путь к созданию в России биосовместимых, активных и экономически доступных костных имплантатов.
Такие материалы смогут не просто замещать утраченную ткань, а управлять процессом регенерации, повышая эффективность лечения сложных переломов, остеопороза и последствий онкологических операций.
Источник: https://naked-science.ru/article/column/material-dlya-regeneratsi
Больше интересного – на медиапортале https://www.cta.ru/