Российские и индийские ученые синтезировали биоактивный композит на основе полимеров и керамики, с помощью которого можно фиксировать имплантаты и восстанавливать дефекты костей черепа. Основой нового материала стала яичная скорлупа. Статья исследователей опубликована в Journal of Asian Ceramic Societies.

В основе разработки лежит один из наиболее часто используемых полимеров — полиметилметакрилат (ПММА). Обычно в хирургии его применяют в качестве «костного цемента», так как он способен к самоотверждению и обладает высокой прочностью в твердом состоянии. Но этот полимер биоинтертен по своей природе, поэтому очень слабо взаимодействует химически и биологически с живыми тканями и почти не интегрируется с костью.

Однако исследователи пытаются всячески модифицировать ПММА, чтобы дать ему свойства, необходимые для биомедицинского использования. Такой модифицированный полимер мог бы, например, обеспечить надежную фиксацию искусственных суставов/имплантатов, стоматологических фиксаторов, закрытия дефектов черепа при различных травмах.

В новом исследовании сотрудников Центра композиционных материалов НИТУ «МИСиС» и их коллег из Технологического института Веллуру эта задача решается с помощью модификации полиметилметакрилата добавкой диопсида — материала из разряда силикатной биокерамики. Это вещество не токсично для живых клеток, биоразлагаемо и может стимулировать остеогенез — синтез костной ткани на своей поверхности.

Диопсид исследователи получали из яичной скорлупы, а затем добавляли его в полимерную матрицу ПММА. В итоге авторы получили пористый композиционный материал. В результате экспериментов ученым удалось подобрать оптимальное соотношение компонентов и добиться наилучших механических характеристик.

Процесс формирования и резорбции костей регулируется несколькими агентами, включая факторы роста, белки и гормоны. При этом различные ионы, такие как фосфор, кальций, стронций, магний и диоксид кремния, участвуют в регенерации, минерализации и метаболизме костей, и именно ряд этих элементов обеспечивает введение диопсида в состав композита.

Согласно исследователям, для синтеза хирургического материала в промышленных масштабах можно использовать отходы сельскохозяйственного, а также пищевого производств. Однако их сбор, очищение и переработка потребуют раздельного сбора мусора.