Научный коллектив Томского политехнического университета при поддержке РФФИ и Национального научного фонда Болгарии разрабатывает гибридные композиционные покрытия для остеостимулирующих имплантатов при остеопорозе.
Остеопороз является одним из наиболее распространенных возрастных хронических заболеваний, часто приводит к серьезным осложнениям и инвалидности.
«Операции соединения отломков костей с помощью накостных и внутрикостных имплантатов у пациентов с остеопорозом связаны с большим риском развития осложнений из-за нестабильной внутренней фиксации имплантата. Она может быть вызвана ослаблением связи между имплантатом и костью из-за резорбции кости в местах контакта. Поэтому во многих случаях пациентам с остеопорозом требуется повторное хирургическое вмешательство. Проблема остеопороза возникает и при ревизионных заменах эндопротезов суставов. Хотя в последние годы было предложено много новых биоактивных материалов с хорошей остеогенной активностью, их применение в лечении остеопороза ограничено из-за недостаточного противоостеопорозного эффекта. Чтобы улучшить фиксацию и заживление переломов костей, а также способствовать регенерации естественных тканей у пациентов с остеопорозом, предложен ряд методов.
Один из них — нанесение на поверхность титановых имплантатов кальций-фосфатных покрытий.
При этом наиболее эффективным нам представляется создание гибридных покрытий для имплантатов на основе фосфатов кальция с различными добавками и биоразлагаемого полимера, содержащего противоостеопоротический препарат, что позволит имплантату эффективно интегрироваться в костную ткань», — говорит руководитель международного научного проекта, доцент Научно-образовательного центра Б.П. Вейнберга Сергей Твердохлебов.
Грант «Разработка гибридных композиционных покрытий остеостимулирующих имплантатов при остеопорозе» (№20-53-18003), полученный политехниками по итогам конкурса РФФИ и Национального научного фонда Болгарии, рассчитан на два года. В течение первого года научный коллектив выполнил подбор режимов формирования на поверхности титана медицинского назначения остеостимулирующих покрытий методом микродугового оксидирования с использованием электролитов, содержащих кальций, фосфор, стронций, магний.
«Затем с помощью подобранных режимов на поверхности титановых имплантатов методом микродугового оксидирования были сформированы остеостимулирующие покрытия. Также были подобраны полимеры и фармакологические препараты для создания биоразлагаемых полимерных композитных материалов с противоостеопоротическими свойствами, и разработана методика создания биоразлагаемых полимерных композитных материалов. С помощью разработанной методики были изготовлены гибридные композиционные покрытия остеостимулирующих имплантатов и исследованы их физико-химические свойства», — рассказывает участница проекта, научный сотрудник Научно-образовательного центра Б.П. Вейнберга Анна Козельская.
Вместе с учеными ТПУ в исследовании участвуют партнеры из НИИ онкологии Томского НИМЦ и Института молекулярной биологии им. Р. Цанева Болгарской академии наук. Специалисты из НИИ онкологии провели исследование образцов по ряду характеристик: цитотоксичность, клеточная адгезия, дифференцировка на стадии формирования остеобластов на клеточной линии остеосаркомы (HOS).
«Несколько партий образцов с гибридными композиционными покрытиями были отправлены для исследования нашим партнерам в лабораторию медико-биологических исследований Института молекулярной биологии Болгарской академии наук. Они продолжают изучать жизнеспособность клеток при их сокультивировании с образцами. Результаты показали, что жизнеспособность клеток выше на образцах с композиционными покрытиями, содержащими ловастатин», — поясняет Анна Козельская.
В дальнейшем научный коллектив планирует провести исследования перспективных покрытий, отобранных по результатам первого этапа, чтобы уточнить оптимальную концентрацию лекарственного препарата и общий эффект композиционных покрытий на остеоинтеграционные свойства имплантатов.