В России материал для восстановления костей улучшили с помощью ионов гадолиния

Костный цемент используют в медицине для замены повреждённых участков костей. Сотрудники Института металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН создали новый состав на основе фосфатов кальция и магния с добавлением ионов гадолиния.

Это позволило сделать цемент прочнее и заметнее на КТ и МРТ, сохранив его биосовместимость.

Новый состав будет легче отследить внутри организма во время операции. Далее учёные планируют провести клинические исследования материала.

Для замены повреждённой костной ткани применяют цементные материалы на основе полиметилметакрилата. Это прочный самозатвердевающий полимер, но у него есть недостатки:

• не растворяется в воде;
• плохо совместим с организмом из-за раздражающего действия;
• затвердевает при температуре до 70 °С, что может привести к ожогу близлежащих тканей.

Учёные из Института металлургии и материаловедения имени А.А. Байкова РАН (Москва) разработали новый цементный материал на основе фосфатов кальция и магния. Он обладает хорошими механическими свойствами, способствует образованию естественной костной ткани и затвердевает при безопасной для клеток температуре.

Преимущество материала в том, что он совместим с тканями организма. Однако это усложняло наблюдение за ним во время операций и после них. Теперь же этот материал стал видимым с помощью компьютерной томографии (КТ) и магнитно-резонансной томографии (МРТ).

Исследователи добавили в материал ионы гадолиния — редкоземельного металла, который используют как контрастное вещество при визуализации КТ. Это повысило прочность материала, поскольку гадолиний изменил фазовый состав и микроструктуру цемента.

Новый цементный материал обладает антибактериальными свойствами против кишечной палочки (Escherichia coli). Это снизит риск инфекций после операций. Доклинические исследования показали, что новый цемент хорошо совместим с человеческими клетками.

Созданный костный цемент имеет ряд важных свойств: прочность, антимикробный эффект, биосовместимость, возможность визуализации с помощью КТ и МРТ. Это делает его перспективным материалом в реконструктивно-восстановительной хирургии.

Руководитель проекта Владимир Комлев, доктор технических наук, профессор РАН и МГУ, член-корреспондент РАН, директор Института металлургии и материаловедения имени А.А. Байкова РАН, сообщил, что в дальнейшем будут проведены клинические исследования для подтверждения безопасности и эффективности цемента.

Результаты работы, поддержанной грантом Российского научного фонда, опубликованы в Journal of Magnesium and Alloys.

31.10.2024