Лазер, графен и титан: как создают умные костные импланты

Ученые из Томского политехнического университета вместе с международной командой разработали новый способ встраивания графена в материалы для костных имплантов.

Теперь можно «рисовать» биосовместимые электрические схемы на поверхности имплантов, которые сами по себе не проводят ток. Это открытие может стать основой для создания „умных“ имплантов.

Исследование поддержали программы Минобрнауки «Приоритет-2030» и национальный проект „Наука“. Результаты опубликовали в журнале Applied Materials & Interfaces.

Сейчас в медицине популярны «умные» импланты. Они не только заменяют поврежденные ткани, но и помогают следить за здоровьем пациента, контролировать состояние самого импланта, доставлять лекарства и ускорять заживление. Чтобы это стало возможным, нужно создать проводящую поверхность импланта.

Ученые из Томска использовали лазер, чтобы добавить графен в титановую пластину с кальций-фосфатным покрытием. Этот материал часто используют в ортопедии и стоматологии.

Наш композит показал отличную прочность. Он выдержал двухчасовое испытание песком и 100 тысяч циклов изгиба без потери электрических свойств. Материал также сохранил электрохимическую стабильность после миллиона импульсов тока, — рассказала Евгения Шеремет, профессор ТПУ.

Ученые также проверили, как материал ведет себя в условиях, близких к человеческому организму, и оценили его биосовместимость.

Мы выращивали клетки остеосаркомы человека на поверхности композита в течение недели. Материал оказался нетоксичным для клеток, что важно для дальнейших исследований безопасности для человека, — добавил Евгений Плотников, доцент ТПУ.

Кроме того, материал сохранял свои электрические свойства 12 недель в среде, похожей на организм, при температуре 38 °C и разных уровнях кислотности.

Этот материал может стать основой для «умных» имплантов. Например, в них можно встроить датчик, который будет следить за нагрузкой и сигнализировать о повреждениях. Также можно использовать электрическую стимуляцию для ускорения заживления.

В ближайшее время ученые планируют выяснить, может ли новый материал ускорять рост клеток и заживление травм.

В исследовании участвовали ученые из ТПУ, университетов Китая и Королевского колледжа Лондона.

Ранее ученые научились влиять на регенерацию костной ткани.

Источник фото и новости: пресс-служба ТПУ.

25.02.2025