Томские ученые разрабатывают керамические аналоги кости человека

Томские ученые приняли участие в уникальной для России разработки – протезы мелких суставов (пальцев кисти и ноги) человека, сделанные из нанокерамики.

Как сообщили НИА Томск в пресс-службе ТГУ, разработка создана сотрудниками лаборатории физики наноструктурных функциональных материалов ИФПМ СО РАН и кафедры теории прочности и проектирования ФТФ ТГУ совместно с ЗАО «Биомедицинские технологии» (Москва). Идея использовать нанокерамику в качестве протезов костей возникла, поскольку по своему строению максимально близка к костной ткани, в отличие от металлов.

«Нанокерамические изделия можно делать как плотными, монолитными, так и пористыми. Мы создаем специальную пористую структуру, которая максимально приближена к природной кости, и фактически ею можно заменить любую кость в организме. В качестве материала используем оксиды циркония, алюминия или их смеси. Они безопасны для организма, входят в международный реестр ISO», — рассказал профессор Сергей Кульков.

«Внедрением» нанокерамики в организм без дальнейшего отторжения физики занимаются совместно с химическим факультетом ТГУ – кафедрой высокомолекулярных соединений и нефтехимии и лабораторией каталитической химии. Химики разрабатывают специальные покрытия, которые наносятся на поверхности внутри пор. От состава покрытия зависят разные факторы. Например, можно сделать так, чтобы керамическая кость смачивалась одной жидкостью и не смачивалась другой, реагировала на одни препараты и была инертна к другим.

Дальше к исследованиям подключаются медики и биологи. На поверхность керамических образцов высеваются клетки, и ведется наблюдение за их размножением. Если клетки чувствуют себя хорошо и активно начинают вырабатывать кальциево-фосфатные соединения, то такой материал имеет все шансы стать заменителем природной кости.

Медицинским партнером в этом исследовании уже несколько лет является новосибирский НИИ травматологии и ортопедии. В 2011 году был выигран грант ФЦП совместно с университетом Крита – одним из ведущих в Европе по биомедицинским технологиям. Томские ученые создавали образцы керамической кости, а греческие коллеги исследовали ее «взаимодействие» с клетками.

Еще один партнер – московское ЗАО «Биомедицинские технологии». Совместно с ними по проекту Минпромторга в 2012-2013 годах велась работа по созданию мелких суставов. Проект финансировался Министерством промышленности и торговли РФ. Уже проведены цитотоксические тесты, разработка проходит сертификацию в Минздраве и готовится к клиническим испытаниям. Выпуск этой продукции на рынок особенно важен, ведь сегодня в России нет ей аналогов – ни своих, ни зарубежных.

Недавно работами ученых заинтересовались и томские медики. Сейчас по заказу ОКБ началась разработка межпозвонковых протезов из керамики. А для НИИ онкологии планируется создать образец керамической челюсти.

Всего исследованиями в данном направлении занимаются около 30 сотрудников кафедры и лаборатории, половина из них – молодежь. За последние четыре года защищено шесть кандидатских и одна докторская диссертации по тематике, связанной с медицинским материаловедением.

Научная группа, возглавляемая Сергеем Кульковым, за последние пять лет только по двум программам ФЦП – «Кадры инновационной России» и «Исследования и разработки по приоритетным направлениям» выиграла 15 грантов, включая 8 грантов молодых ученых кафедры и лаборатории. Также она сформировала комплексную программу полного цикла технологической платформы «Медицина будущего», куда входят еще около 20 организаций со всей России – вузы, научно-исследовательские институты, промышленные предприятия, медицинские учреждения.

В ближайшее время на базе направления в ТГУ планируется создать лабораторию мирового уровня – медицинского материаловедения, которая объединит ученых из разных организаций, в том числе и зарубежных: Германии, Англии, Италии, Греции, Венгрии. Для научного руководства лабораторией приглашен нобелевский лауреат по химии Дан Шехтман.