ХИМИЯ ДЛЯ ТРАВМАТОЛОГИИ И ОРТОПЕДИИ

— Мы изучаем процессы интеграции керамических материалов в костную и хрящевую ткани. С одной стороны, нужно исследовать саму костную ткань, ее механические свойства, с другой — так подобрать параметры имплантата, чтобы он максимально подходил для ее замещения.

Конечно, до сих пор золотой стандарт имплантологи — собственная костная ткань человека, которая берется из ребер или костей таза. Но это дополнительные манипуляции, которые увеличивают время операции, и, конечно, это лишняя травма для организма. К материалам, которые используются для имплантации, предъявляются очень высокие требования: они должны обладать биологической инертностью, механической прочностью, рассчитанной на долгий срок работы в организме, устойчивостью к высокотемпературной стерилизации. С точки зрения биосовместимости с организмом для протезирования наиболее подходят материалы, относящиеся к классу керамик, так как они обладают высокой коррозионной и эрозионной стойкостью, изностойкостью и, конечно, биологической инертностью. 

Для изготовления деталей костных имплантатов, в частности эндопротезов тазобедренного, коленного и других суставов используются нерассасывающиеся алюмокерамики и циркониевые керамики. У каждого сустава своя биомеханика. С учетом его формы и патологии требуется тканеспецифическая керамика, которая синтезируются в лаборатории твердооксидных топливных элементов, возглавляемая директором ИВТЭ, доктор химических наук Максимом Васильевичем Ананьевым.

В качестве материала для имплантатов, замещающих костную ткань, используются как рассасывающиеся, так и не рассасывающиеся керамики. Рассасывающиеся керамики применяются для замещения костных дефектов, полученных при внутрисуставных переломах, после удаления злокачественных и доброкачественных опухолей, при любых других дефектах костной ткани. Традиционно в этих случаях используется фосфат кальция и гидроксиапатит (это, кстати, естественный компонент костей позвоночных). Фосфат кальция постепенно рассасывается в организме, заменяясь собственной костью. Этот материал обладает хорошими свойствами, но их можно существенно улучшить. Это и есть наша цель. Фосфат кальция и другие рассасывающиеся керамики синтезируют в лаборатории электрохимического материаловедения ИВТЭ, которую возглавляет кандидат химических наук Антон Валерьевич Кузьмин. Недавно получен патент на новый материал — фосфат кальция, допированный стронцием. Как показали исследования, он оптимизирует процессы костного ремоделирования, улучшает сращение костной ткани, ускоряет сроки заживления переломов.

— Конечно. Ведущий научный сотрудник, доктор биологических наук, Ирина Петровна Антропова изучает воздействие клеток крови — тромбоцитов на процессы регенерации тканей. Ведущий научный сотрудник, доктор физико-математических наук, Дмитрий Викторович Зайцев исследует механические свойства твердых биологических тканей — костной и зубной. Старший научный сотрудник, кандидат биологических наук, Юлия Ярославовна Хрунык, специалист в области молекулярной биологии, занимается изучением и оптимизацией взаимодействия имплантата с костной тканью на уровне генов и молекул.  

— Пока идут доклинические испытания. Мы работаем с лабораторными животными, анализируем полученные данные и предлагаем ученым изменить состав и структуру имплантата. Мы активно сотрудничаем с коллегами из УГМУ и Института иммунологии и физиологии УрО РАН. Нам оказывает поддержку ректор УГМУ, член-корреспондент РАН, профессор Ольга Петровна Ковтун. А член-корреспондент Борис Германович Юшков, крупнейший специалист в области регенерации тканей, — наш научный руководитель от ИИФ УрО РАН.

Конечно, мы еще только в начале пути. Ведь, как известно, от момента разработки лекарственного средства до аптеки проходит десять-пятнадцать лет. Но мы стараемся работать на мировом уровне.