Полимерная регенерация: восстановить костную ткань поможет биоразлагаемый материал

Источник изображения: НИТУ МИСИС

Исследователи НИТУ МИСИС разработали стоматологическую мембрану с антибактериальным покрытием, с помощью которой в перспективе можно восстановить костную ткань челюсти. Изделие создают на 3D-принтере, персонализируя под повреждения пациентов. После вживления полимерного каркаса в место повреждения на нем нарастают нужные ткани, а сама конструкция спустя несколько месяцев безопасно растворяется. Выбранный полимер не вызывает закисление места дефекта, которое может замедлить или даже остановить процесс регенерации. Биоразлагаемая мембрана, в отличие от существующих нерезорбируемых аналогов, не требует повторного хирургического вмешательства для извлечения.

«Создание новых материалов с заданными свойствами для медицины сегодня имеет одно из приоритетных значений для национальной экономики: биомедицинская инженерия – активно развивающаяся отрасль, требующая ускоренного внедрения новых технологий, коммерциализации новых продуктов. Учёные Университета МИСИС под руководством молодого талантливого исследователя, директора Института биомедицинской инженерии, д.ф.-м.н. Фёдора Сенатова на протяжении ряда лет ведут научные изыскания в области биомедицины, многие продукты уже запатентованы и нашли применение. Новая разработка наших учёных – стоматологическая биорезорбируемая мембрана – позволит восстанавливать костную ткань и будет востребована в челюстно-лицевой хирургии», – рассказала ректор НИТУ МИСИС Алевтина Черникова.

Челюстно-лицевая хирургия решает сложные задачи по восстановлению костной ткани после травм, операций или болезней. Важную роль в этом процессе играет барьерная мембрана — каркас, который удерживает трансплантаты в нужном положении и создает условия для роста костных клеток в поврежденных областях. Конструкция не позволяет мягким тканям разрастаться и мешать правильному формированию костной ткани в зоне восстановления, а антибактериальное покрытие защищает область дефекта от инфекции.

«Практически каждая операция по восстановлению и наращиванию костной ткани челюсти включает этап установки мембран. До 90% пациентов, планирующих установку имплантатов на верхней челюсти, и до 50% — на нижней, нуждаются в наращивании кости из-за ее атрофии. Разработка биорезорбируемых полимерных мембран для направленной костной регенерации отвечает на растущую потребность в эффективных методах лечения дефектов костной ткани», — отметила ведущий инженер научного проекта научно-образовательной лаборатории тканевой инженерии и регенеративной медицины НИТУ МИСИС Анна Черемных.

Мембраны бывают резорбируемые и нерезорбируемые. Первые растворяются и не повреждают слизистую оболочку, но из-за своей мягкости не используются для наращивания больших объемов кости челюсти. Вторые же позволяют восстанавливать значительные объемы костной ткани, но требуют проведения повторной операции для их извлечения и травмируют слизистую оболочку.

В НИТУ МИСИС учли все преимущества и недостатки имеющихся на сегодняшний день решений и разработали прочную биорезорбируемую мембрану, которая способна выдерживать механические нагрузки в течение продолжительного срока для костной регенерации в области челюсти. 

«В отличие от аналогов, персонализированные мембраны снижают риски повреждения мягких тканей, избавляют от необходимости в дополнительной обработке. Мы использовали сходный по свойствам с нативной костью композиционный материал. Его высокие механические характеристики позволяют эффективно сохранять пространство под мембраной для восстановления костной ткани. Необходимые сроки биодеградации — около 3-9 месяцев. Поэтому важно было найти полимер, который соответствует этим требованиями», — рассказала автор проекта, студентка НИТУ МИСИС Дарья Степанова.

Разработка позволяет расширить доступ к персонализированным и высокотехнологичным медицинским решениям. В будущем планируется подробное исследование характеристик и сроков деградации мембраны in vitro, проверка антибактериального покрытия.