В ТПУ создали скэффолды с эффектом памяти формы для регенерации костной ткани

Ученые Томского политехнического университета создали специальные каркасы для тканей, которые можно печатать на 3D-принтере. Эти каркасы могут сами восстанавливать свою форму после деформации.

Каркасы сделаны из материалов, которые разлагаются в организме и не наносят вреда. Благодаря улучшенным механическим свойствам, эти каркасы будут лучше приживаться в теле человека. Это значит, что в будущем можно будет создавать имплантаты, которые легко интегрируются в организм.

Исследования выполнены при финансовой поддержке Российского научного фонда и администрации Томской области. Результаты работы ученых опубликованы в журнале Advanced Composites and Hybrid Materials.

Проблема восстановления костной ткани — одна из самых сложных в медицине. Для ее решения нужны имплантаты с определенными механическими свойствами, которые обеспечивают стабильность и помогают регенерации костной ткани.

В последнее время ученые активно исследуют 3D-печать. С ее помощью можно создавать сложные имплантаты высокой точности. Это помогает в лечении дефектов костей.

Ученые из Томска создали специальные каркасы для поддержки живых тканей. Эти каркасы, или «скэффолды», сделаны из биоразлагаемого материала с помощью 3D-печати. Материал содержит полимолочную кислоту и наночастицы магнетита.

Исследователи сделали несколько вариантов скэффолдов с разным количеством наполнителя внутри (100%, 70%, 50% и 30%). Затем ученые изучили эти каркасы с помощью разных методов, чтобы понять, как они работают.

В ходе исследования ученые добавили в полимер вещество под названием Fe3O4. Это привело к интересным реакциям между полимером PLA и магнитными наночастицами.

Например, образовались связи между группами атомов в полимере и группами атомов на поверхности магнитных наночастиц. Получается, что наночастицы могут влиять на химические реакции, приводя к изменениям в структуре полимера.

Это улучшает механические свойства полимера, делая его более подходящим для использования в медицине. Композитный материал с 50% содержанием добавки показал свойства, сравнимые со свойствами человеческой губчатой кости, — отмечает один из авторов исследования, директор международного научно-исследовательского центра «Пьезо- и магнитоэлектрические материалы» ТПУ Роман Сурменев.

Созданные материалы обладают особым свойством — эффектом памяти формы. Это значит, что они могут возвращаться к своей первоначальной форме после деформации.

Исследования показали, что композитные скэффолды (материалы, которые используются для поддержки клеток и тканей) из полилактида и оксида железа при нагревании восстанавливают свою форму на 85%. А чистые скэффолды из полилактида — только на 75%.

Кроме того, было замечено, что скэффолды с меньшим количеством материала внутри восстанавливают форму быстрее других.

Также исследования показали, что эффект памяти формы работает независимо от геометрии образцов. Все они смогли полностью восстановить свою первоначальную форму.

Имплантаты, основанные на PLA и Fe3O4, открывают множество возможностей персонализированного восстановления и регенерации костей, а также могут лечь в основу передовых биомедицинских приложений, например, создания искусственных мышц и мягкой робототехники, — уверен Роман Сурменев.

В будущем ученые планируют улучшать структуру «скелетов» для выращивания тканей, меняя количество материала, толщину слоев и скорость изготовления. Они также будут экспериментировать с количеством вещества, которое используется в качестве основы.

Кроме того, они проведут исследования на живых организмах, чтобы понять, насколько эффективно работают эти материалы при воздействии внешнего переменного магнитного поля.

Ранее ученые сообщили о возможности выращивать костную ткань.

Фото: образец скэффолда. Источник: ТПУ.

27.01.2025


Подписаться в Telegram



Хайтек

От идеи до Росатома: история успеха проекта RSP
От идеи до Росатома: история успеха проекта RSP

В НИЯУ МИФИ создали онлайн-сервис —...

CARMA II — автономный робот, который делает ядерные объекты безопаснее
CARMA II — автономный робот, который делает ядерные объекты безопаснее

Передовая роботизированная система CARMA II ус...

Нейросети будущего: поляритоны в СПбГУ бьют рекорды точности
Нейросети будущего: поляритоны в СПбГУ бьют рекорды точности

Ученые из Санкт-Петербургского государств...

MIT учит дронов избегать столкновений: новый метод GCBF+
MIT учит дронов избегать столкновений: новый метод GCBF+

Инженеры из MIT придумали, как сдела...

Фокус на будущее: киноформные линзы меняют правила игры
Фокус на будущее: киноформные линзы меняют правила игры

Сотрудники лаборатории 3D-печати функциональны...

Российский минерал совершил революцию в мире двумерных материалов
Российский минерал совершил революцию в мире двумерных материалов

Ученые Томского политехнического университета ...

Свет из земли: как глина превратилась в дисплей
Свет из земли: как глина превратилась в дисплей

Мир дисплеев скоро изменится благодаря новым м...

В МИФИ создан радиоизотопный прибор для отечественной металлургии
В МИФИ создан радиоизотопный прибор для отечественной металлургии

В Национальном исследовательском ядерном униве...

Преодоление физических барьеров: на пути к новым квантовым технологиям
Преодоление физических барьеров: на пути к новым квантовым технологиям

Комментирует профессор Майя Вергниори, которая...

Впервые в России: в Катайске начали выпуск уникальных насосов
Впервые в России: в Катайске начали выпуск уникальных насосов

Катайский насосный завод, который находится в&...

Ученые ТПУ продемонстрировали, как у капель появляются «пальцы»
Ученые ТПУ продемонстрировали, как у капель появляются «пальцы»

Исследователи из Томского политехническог...

Science Advances: Ученые сумели подключить электроды к клеткам
Science Advances: Ученые сумели подключить электроды к клеткам

Исследователям из Университета Линчепинга...

Small Methods: Сублимация кристаллов диарилэтена — контроль над формой
Small Methods: Сублимация кристаллов диарилэтена — контроль над формой

Фотомеханические материалы из фотохромных...

Квантовые датчики обеспечат технологическую революцию к 2045 году
Квантовые датчики обеспечат технологическую революцию к 2045 году

Квантовые датчики находятся в авангарде т...

Стало известно, зачем ЕС инвестирует 24 млн евро в полупроводники
Стало известно, зачем ЕС инвестирует 24 млн евро в полупроводники

Европейский союз предпринимает решительные шаг...

В МИФИ создали интеллектуальную систему контроля работы 3D-принтеров
В МИФИ создали интеллектуальную систему контроля работы 3D-принтеров

Сотрудники Снежинского физико-технического инс...

Поиск на сайте

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

PRSBBS: Почему макаки чешутся перед плохими решениями
PRSBBS: Почему макаки чешутся перед плохими решениями
13 миллиардов лет назад: как темная материя управляла галактиками
13 миллиардов лет назад: как темная материя управляла галактиками
Луна, птицы и бактерии: как наука стала главным героем дня в Казани
Луна, птицы и бактерии: как наука стала главным героем дня в Казани
День науки в КАИ: двигатели, стартапы и квантовые технологии
День науки в КАИ: двигатели, стартапы и квантовые технологии
Ферменты против похмелья: как новый сенсор изменит медицину и не только
Ферменты против похмелья: как новый сенсор изменит медицину и не только
Сок под микроскопом: ученые научились ловить опасный гербицид за 20 минут
Сок под микроскопом: ученые научились ловить опасный гербицид за 20 минут
Молодые ученые против COVID-19 и хронических ран: как открытия изменят медицину
Молодые ученые против COVID-19 и хронических ран: как открытия изменят медицину
Питомниковый кашель больше не проблема: появились быстрые тесты для собак
Питомниковый кашель больше не проблема: появились быстрые тесты для собак
10 секунд до чистоты: история устройства, которое изменило дезинфекцию
10 секунд до чистоты: история устройства, которое изменило дезинфекцию
Сорняк-разрушитель или лекарство будущего: ученые открыли секрет рейнутрии
Сорняк-разрушитель или лекарство будущего: ученые открыли секрет рейнутрии
CARMA II — автономный робот, который делает ядерные объекты безопаснее
CARMA II — автономный робот, который делает ядерные объекты безопаснее
Энергия будущего: низкотемпературная плазма и ее невероятные возможности
Энергия будущего: низкотемпературная плазма и ее невероятные возможности
От идеи до Росатома: история успеха проекта RSP
От идеи до Росатома: история успеха проекта RSP
От лаборатории к реальности: как кристаллы времени заряжают мир
От лаборатории к реальности: как кристаллы времени заряжают мир
Витамины для коров и быки весом в тонну: прорыв от СПбГУВМ
Витамины для коров и быки весом в тонну: прорыв от СПбГУВМ

Новости компаний, релизы

Школьников и студентов Хабаровского края приглашают написать всероссийский диктант «Наука во имя Победы»
Три представительницы Республики Татарстан стали победителями Всероссийского конкурса Знание.Лектор
Калужан приглашают к участию в XIII сезоне Международного инженерного чемпионата CASE-IN
В Калуге обсудили меры поддержки молодых учёных региона
Молодых и заслуженных ученых наградили в Хабаровске