Научная группа из Сколтеха и Сеченовского Университета напечатала на 3D-принтере образцы из пористого сплава железа и кремния. Работа опубликована в журнале Biomedical Materials.

Создатели считают этот материал перспективным для дизайна костных имплантов, используемых при переломах костей. Исследования образцов подтвердили их качество. Они малотоксичные, прочные, биоразлагаемые, на них может формироваться костная ткань.

Для сращивания кости на место перелома устанавливают особые импланты, которые способствуют восстановлению кости. Они служат своего рода каркасом, который постепенно зарастает костной тканью, а сам имплант растворяется.

Материалы для подобных имплантов должны соответствовать ряду требований: быть прочными и пористыми (чтобы было пространство для формирования новой ткани). Кроме того, подходящий материал должен быть биосовместимым и биоразлагаемым. То есть, с одной стороны, он принимается организмом пациента, с другой — естественным образом растворяется, не оставляя за собой токсичных продуктов разложения.

«Мы изготовили пористые образцы из сплава железа и кремния на 3D-принтере из порошка. Напечатанные образцы имели произвольный дизайн, подходящий для комплексного исследования их механических и биологических свойств. В дальнейшем планируется изготовление образцов имплантов анатомической формы для исследований непосредственно в организме животных», — пояснил руководитель исследования Станислав Евлашин.

Синтез материала и проверка механических свойств были проведены в Сколтехе. В Сеченовском Университете образцы прошли испытания с живыми клетками в физиологическом растворе. Мышиные фибробласты и клетки, полученные из пуповины человека, продемонстрировали хорошую спайку, то есть прочно пристали к каркасу из сплава. При помощи микроскопа ученые подтвердили: выжило примерно 70 % клеток. Результат говорит о достаточно умеренной токсичности материала — она связана с образованием гидроксида и хлорида железа при разложении. Также на образце наблюдалось отложение фосфата кальция — это значит, на импланте будет расти костная ткань.

«Такие материалы востребованы, в частности, у ортопедов-травматологов. Имплант из сплава железа и кремния может иметь механические свойства, сравнимые с теми, которыми обладают коммерческие аналоги, однако он способен резорбироваться. В месте имплантации постепенно формируется новая ткань, замещающая имплант, и наступает момент, когда его не остается», – прокомментировала работу ведущий научный сотрудник Сеченовского Университета Анастасия Шпичка.