Учёные успешно имплантировали полимерный протез, имитирующий структуру кости
Исследовательская команда из малого инновационного предприятия Biomimetix, реализующего разработки НИТУ «МИСиС», впервые успешно имплантировала биомиметический гибридный протез, имитирующий структуру кости, из сверхвысокомолекулярного полиэтилена и титанового сплава в бедренную кость пациента. Успешная операция была проведена по запросу ветеринарной клиники «МедВет».
Операция по имплантации экспериментального биомиметического (схожего по структуре с тканями живого организма) протеза собаке с остеосаркомой бедренной кости была успешно проведена в августе 2018 года. Уже через несколько дней животное снова смогло ходить, и, согласно прогнозам, его подвижность полностью восстановится в течение следующих нескольких месяцев.
Остеосаркома — это быстрорастущий рак, клетки которого происходят из костной ткани, что приводит к её постепенному разрушению и, соответственно, потере подвижности. Остеосаркома является наиболее распространённым типом опухоли костей как у людей, так и у животных.
Лечение заболевания включает курс химиотерапии и операцию по удалению поражённых тканей. Современные технологии позволяют проводить органосохраняющие операции, и для поддержки поражённых костей врачи обычно вставляют в кость металлический, керамический или полимерный имплантат. Несмотря на то что протезы могут восстановить подвижность, они сильно отличаются по структуре от костной ткани, что может привести к ряду значительных трудностей.
«Традиционные материалы для медицинского протезирования имеют ряд существенных недостатков: например, титановые имплантаты принимают на себя слишком большую нагрузку, предназначенную для кости, и она начинает истончаться. В этой ситуации кость в месте соединения с протезом может сломаться. Другой вариант — керамика, но она более хрупкая, что может ограничить размер восстанавливаемой костной ткани. Кроме того, структура этих материалов не позволяет им "срастаться" с костью — требуется постоянная жёсткая фиксация», — пояснил Фёдор Сенатов, генеральный директор Biomimetix и научный сотрудник Центра композиционных материалов НИТУ «МИСиС».
Команда Biomimetix занимается разработкой биомиметических имплантатов уже несколько лет. Учёные работают со сверхвысокомолекулярным полиэтиленом — проверенными биосовместимыми материалами, но модифицируют их уникальным способом, придающим имплантатам необходимую структуру. Это первый в мире пример создания биомиметических протезов из такого полимерного материала. В августе 2018 года по запросу ветеринарного центра «МедВед» команда Biomimetix разработала экспериментальный биомиметический протез для бедренной кости собаки с остеосаркомой.
«Поскольку собака была крупной и очень подвижной, требовалось удалить 11 см кости, и протез должен был быть гибридным. На титановую трубку, изготовленную с помощью 3D-печати нашими партнёрами из "Конмет", мы нарастили слой твёрдого сверхвысокомолекулярного полиэтилена, а внутренняя часть выполнена из пористого сверхвысокомолекулярного полиэтилена, идентичного по структуре губчатой кости. Во время операции часть покрытия была подрезана, чтобы "подогнать" имплантат к кости. Через несколько дней после операции собака смогла ходить. Если сращение полимера и костной ткани пройдёт успешно, через некоторое время можно будет удалить фиксирующие пластины», — сказал Сенатов.
«Мы успешно провели операцию по протезированию. Имплантат прочный, так как соответствует весу собаки и размеру кости. Здесь важнее долгосрочные результаты, чтобы имплантат прижился и укоренился в кости. Мы можем ожидать прогресса, но это требует времени. Сейчас мы наблюдаем за собакой, пока она проходит химиотерапию», — сказал Илья Вилковыйский, главный врач «МедВет».
Команда Biomimetix планирует продолжать работу в области биомиметического протезирования для ветеринарного применения.