Ученые из России и Китая представили напечатанный на 3D-принтере биорезорбируемый имплантат для стимуляции роста сосудов, костной и нервной тканей на основе магнитоэлектрических наноматериалов. Для активации лечебного эффекта нужно обычное магнитное поле.
Электрические сигналы участвуют в работе нервных клеток и восстановлении тканей. Обычно для электрической стимуляции, используемой в терапевтических целях, нужны электроды, которые размещают в зоне воздействия и подключают к внешнему источнику питания. Однако такая процедура инвазивна, повышает риск инфекции и требует дополнительного оборудования.
Для решения этой проблемы авторы предложили использовать магнитоэлектрические нанокомпозиты, которые способны индуцировать электрический заряд непосредственно внутри имплантата под действием магнитного поля. Электрический сигнал для стимуляции роста ткани возникает непосредственно внутри изделия под действием внешнего магнитного поля, поэтому не нужны электроды и проводные источники питания, а сам имплантат со временем растворяется в организме.
Ученые НИТУ МИСИС и Томского политехнического университета совместно с коллегами из Шанхайского университета керамики Китайской академии наук напечатали биорезорбируемый имплантат на 3D-принтере и встроили в него магнитоэлектрические наночастицы. Изделие работает как беспроводной преобразователь: магнитное поле воздействует на наночастицы и они за счет магнитоэлектрического эффекта индуцируют электрический сигнал.
Кроме того, ученые НИТУ МИСИС совместно с коллегами из Сколтеха, ИТМО, МГУ им. М.В. Ломоносова и Дагестанского государственного университета продемонстрировали новые экспериментальные возможности измерения локального электрического отклика в магнитоэлектрических нанокомпозитах и предложили новый концепт сверхбыстрого термически индуцированного магнитоэлектрического эффекта, который может быть использован для нейростимуляции.
«Серия статей, в которых опубликованы наши результаты, является результатом многолетних работ по исследованиям магнитоэлектрических нанокомпозитов различного типа как перспективных платформ для различных приложений: от нейростимуляции и регенеративной медицины до катализа. Результаты работ имеют важную научную значимость для понимания природы и основных механизмов магнитоэлектрического эффекта в наноматериалах. Большие надежды мы возлагаем на предложенный новый концепт сверхбыстрого магнитоэлектрического эффекта в композитах на основе сплава железа и родия, который требует дальнейших исследований», — рассказал руководитель научной группы лаборатории функциональных низкоразмерных структур НИТУ МИСИС, доктор физико-математических наук Абдулкарим Амиров.
Предложенная технология позволила увеличила скорость образования костной ткани в 4,6 раза, а количество нервных волокон в зоне повреждения — в 3,1 раза.
Работы поддержаны грантами Российского научного фонда.
