НИТУ "МИСиС" приступил к in vivo тестам клеточно-инженерных имплантатов нового поколения

НИТУ "МИСиС" совместно с НИЦ Эпидемиологии и микробиологии имени Н.Ф. Гамалеи приступили к испытаниям in vivo клеточно-инженерных имплантатов нового поколения. Имплантаты могут применяться при травмах или онкологических заболеваниях для замещения расширенных участков костной ткани. Разработка ведется в рамках гранта Российского научного фонда.

Научная группа Центра композиционных материалов НИТУ "МИСиС" совместно с коллегами НИЦ Эпидемиологии и микробиологии имени Н.Ф. Гамалеи ведет разработку биоактивных костных имплантатов для реконструктивной хирургии, содержащих морфогенетический рекомбинантный белок человека. На данный момент проводится целый комплекс структурных, механических и медико-биологических исследований. Ожидается, что имплантаты по своей структуре и механическим свойствам будут соответствовать костной ткани, а именно имитировать архитектуру разных типов кости (кортикальной и трабекулярной) и иметь тот же модуль упругости, что и нативная кость. Особенностью имплантатов будет повышенная способность к остеоиндукции за счет присутствия в них белковых факторов rhBMP-2 и эритропоэтина.

По данным НИИ Склифосовского, ежегодно в России более 2 тысяч черепно-мозговых травм требуют применения трансплантации, и до 20% этих операций в дальнейшем требуют повторного вмешательства хирургов из-за плохой приживаемости или неправильного расположения имплантата в ткани.

Как отмечает руководитель научной группы со стороны НИТУ "МИСиС", к.ф.-м.н. Фёдор Сенатов, "Проведенные опыты in vivo показали, что биомиметический полимерный имплантат с белками BMP-2 и эритропоэтином, установленный в черепной дефект критического размера, способствует ускоренной интеграции с окружающими тканями и восстановлению кости в течение нескольких недель".

Основой биомиметической конструкции является гибридный каркас из сверхвысокомолекулярного полиэтилена, формирующего внутренний пористый и внешние сплошные слои, воспроизводящего макроструктуру костей млекопитающих, и титанового армирующего компонента. Для изготовления имплантата используется сверхвысокомолекулярный полиэтилен и гидроксиапатит - минеральная составляющая костной ткани. Для имитации пор трабекулярной кости в материал вводится соль высокой степени очистки. На специальном оборудовании и в определенных режимах смесь прессуют в монолитный материал. Затем под большим давлением и при высокой температуре из него вымывают соль водой, сохраняющей жидкое состояние при температуре от 100 ?С и давлении от 218 атмосфер (субкритическая вода).

В верхние непористые слои имплантата с помощью сверхкритических сред вводится антибактериальный компонент, который позволит защитить организм от проникновения инфекции в место имплантации и избежать воспалений. Пористую часть имплантата засевают клетками, взятыми из костного мозга пациента, и белками, стимулирующими прорастание этих клеток в костную ткань.

Имплантаты могут применяться при травмах или онкологических заболеваниях для замещения расширенных участков костной ткани. Речь идет как о плоских костях, подвергающихся слабым или средним нагрузкам - тазовых костях, костях черепа, так и нагруженным трубчатым костям конечностей. Технология уже начинает находить применение в ветеринарии.

"Внедрение инновационных медицинских технологий, борьба с онкологическими заболеваниями - одни из приоритетных задач, поставленных в рамках нацпроекта "Здравоохранение". Их реализация требует не только разработки и внедрения новых технологий и методик, но и подготовку квалифицированных кадров, способных совершить прорыв в этих областях. С этой целью в НИТУ "МИСиС" в 2019 году была открыта первая в России интегрированная магистерская программа iPhD по направлению "Биоматериаловедение", направленная на подготовку исследователей мирового уровня в этой важнейшей междисициплинарной области", - говорит Федор Сенатов.

Справка о НИТУ "МИСиС"

НИТУ "МИСиС" в 2018 году отметил 100-летие со дня основания Московской горной академии, преемником которой является. Сегодня НИТУ "МИСиС" - один из наиболее динамично развивающихся научно-образовательных центров страны. Находясь в числе лидеров технологического образования России, НИТУ "МИСиС" также представляет собой полноценный научный центр. Согласно данным основных образовательных рейтингов, университет занимает 30-е место в мире в категории "Инжиниринг-Горное дело" (рейтинг QS) и 76-е место в "Инжиниринг- Металлургия" (рейтинг ARWU), в области материаловедения НИТУ "МИСиС" находится на 191-й позиции (рейтинг U.S. News).

Стратегическая цель НИТУ "МИСиС" к 2020 году укрепить лидерство по направлениям специализации: материаловедение, металлургия и горное дело, а также существенно усилить свои позиции в сфере био-, нано- и ИТ-технологий. В состав университета входит 9 институтов, 6 филиалов - четыре в России и два за рубежом. В НИТУ "МИСиС" обучаются более 17000 студентов из 75 стран мира. В университете действуют более 30 научно-исследовательских лабораторий и 3 инжиниринговых центра мирового уровня, в которых работают ведущие ученые России и мира. НИТУ "МИСиС" успешно реализует совместные проекты с крупнейшими российскими и зарубежными высокотехнологичными компаниями.