Ученые разрабатывают способ 3D-печати имплантов нового поколения

Наряду с этим ученые намерены сделать структуру материала бимодальной, это улучшит приживаемость имплантов и существенно повысит шансы пациентов на выздоровление. Проект реализуется на базе САЕ «Институт биомедицины» ТГУ и поддержан Научным фондом ТГУ им. Д.В. Менделеева.

В настоящее время на изготовление конструкций для закрытия дефектов костной ткани уходит немало времени. Сначала ученые переводят КТ-снимки пациентов в формат трехмерной модели черепа, чтобы создать прототип недостающего фрагмента. Затем его и твердые ткани, окружающие дефект, печатают из пластика и проводят примерку. На завершающем этапе создают матрицу, заполняют ее смесью керамического порошка с полимерами и производят спекание, после чего имплант передают медикам.

«В лучшем случае имплант получится с первого раза, но может и с третьего, поскольку при спекании происходит усадка. Размер и форма конструкции должны полностью повторять утраченный фрагмент, иначе у хирургов возникнут большие сложности при установке протеза. Чтобы исключить неприятные сюрпризы, имплант переделывают до полного соответствия с прототипом», — рассказывает руководитель лаборатории медицинских материалов ТГУ Сергей Кульков.

В настоящее время материаловеды занимаются разработкой прямого способа печати имплантов нового поколения. Он подразумевает устранение стадии изготовления прототипа, что позволит изготавливать объект за один этап.

Помимо этого, в соответствии с пожеланием врачей ученые модифицируют структуру материала. Сейчас нанокерамика, из которой состоят импланты, имеет поры размером 20-30 микрон. Исследователи разработают новый подход, который позволит при спекании получать бимодальную структуру с порами двух размеров — 30 и 300 микрон. Это максимально приблизит импланты к природной кости и улучшит их прорастаемость «родной» тканью пациента. Исследователям предстоит решить непростую техническую задачу — сделать так, чтобы наличие больших пустых полостей не ухудшило его функциональные характеристики, в первую очередь — его прочность. Еще одним шагом к минимизации потенциальных рисков, связанных с отторжением протеза, станет модификация поверхности материала, причем, не только снаружи, но и внутри пор.

Ученые стараются улучшить процесс производства, чтобы импланты были доступны большему количеству людей. В реконструктивных операциях нуждаются десятки тысяч пациентов страны. Протезы из нанокерамики могли бы вернуть их к нормальной жизни.

Так, в августе 2017 года на базе НИИ онкологии начались клинические испытания керамических имплантов. Первую для России операцию по закрытию дефекта лица с помощью такого протеза провели 26-летней пациентке из Тывы. В марте 2018-го девушка прошла контрольное обследование, результаты которого показали: организм принял имплант как родной, теперь он органично сосуществует с «живыми» тканями пациентки. Также в марте онкологи провели четвертую подобную операцию. С помощью конструкции, изготовленной в лаборатории ТГУ, врачи устранили дефект лица, который образовался у 43-летней женщины после хирургического лечения рака носа.

В настоящее время ученые НИИ онкологии под руководством директора Томского НИМЦ академика Евгения Чойнзонова проводят исследования по этой тематике. Результатом станут рекомендации, которые помогут другим клиникам внедрять новую медицинскую технологию реабилитации онкобольных с использованием имплантатов из нанокерамики.

По словам Сергея Кулькова, в перспективе их техническим внедрением будет заниматься сетевой центр реконструкции дефектов черепно-лицевой области, созданный в 2016 году по инициативе ТГУ и ИФПМ СО РАН.