В МИСИС разработали новую технологию нанесения покрытий на имплантаты

Ученые НИТУ МИСИС запатентовали технологию нанесения на имплантаты и протезы покрытий из коллагена — белка, благодаря которому изделие лучше приживается в организме. В отличие от существующих методов, новый способ не требует ни специальной обработки поверхности имплантата, ни потенциально опасных химических добавок.

Каждый год тысячам людей устанавливают искусственные суставы, зубные имплантаты, сердечные клапаны и стенты для сосудов. Все эти изделия из металла или пластика организм воспринимает как чужеродные. Иммунная система зачастую запускает процесс воспаления, а вокруг имплантата начинает нарастать плотная рубцовая ткань, из-за чего человеку может потребоваться повторная операция. Один из способов решить эту проблему — покрыть поверхность имплантата коллагеном. Организм воспринимает коллаген как знакомое вещество, поэтому покрытые им имплантаты приживаются легче.

«Проблема в том, что существующие способы нанесения коллагена сложные и не всегда надежные. Чаще всего перед нанесением покрытия поверхность имплантата нужно специально подготовить — например, обработать ее ионизированным газом в дорогостоящей вакуумной установке. Без такой подготовки коллаген плохо соединяется с поверхностью и ложится неровно, островками, а не сплошным слоем — как старая краска. Некоторые методы дополнительно используют токсичные химические вещества, которые скрепляют коллаген с поверхностью, но сами по себе вредны для тканей организма. Еще один подход состоит из множества этапов — растворения, смешивания, прокрутки в центрифуге, промывки, — из-за чего увеличивается риск ошибки, а сама обработка занимает много времени», — рассказала один из авторов исследования, профессор Института биомедицинской инженерии НИТУ МИСИС, кандидат химических наук, доктор биологических наук Елизавета Кудан.

Для решения этой задачи ученые НИТУ МИСИС предложили технологию нанесения коллагена, который полностью исключает самый сложный этап — подготовку поверхности имплантата. Разработка представляет собой готовый набор для покрытия имплантатов, который можно использовать прямо в больнице или операционной, не обращаясь к лабораторному оборудованию. В него входят все необходимые компоненты в нужных пропорциях: порошок или лиофилизат коллагена, органическая кислота, щелочь и раствор-стабилизатор, а также инструкция.



«Сам процесс нанесения покрытия состоит всего из трех шагов. На первом этапе лиофилизат коллагена растворяют в кислоте слабой или средней силы до получения однородной вязкой системы. Затем имплантат погружают в полученный раствор, обеспечивая равномерное распределение белка по его поверхности. На втором этапе изделие кратковременно выдерживают в щелочном растворе, что вызывает нейтрализацию кислой среды, снижение растворимости коллагена и формирование закрепленного белкового слоя. На заключительном этапе имплантат инкубируют в стабилизирующем растворе, что способствует образованию коллагеновых фибрилл и формированию структурно устойчивого покрытия. Для получения требуемой толщины и равномерности покрытия цикл нанесения, нейтрализации и стабилизации может быть повторен несколько раз», — объяснила еще один из авторов разработки, инженер научного проекта научно-образовательной лаборатории тканевой инженерии и регенеративной медицины НИТУ МИСИС, кандидат химических наук Василина Захарова.

Исследователи отмечают, что в большинстве других методов коллаген удерживается на поверхности за счет химических связей, а для их образования поверхность имплантата нужно заранее активировать, например, плазмой. С новой технологией белок удерживается лишь за счет быстрого затвердевания, а отсутствие предварительной обработки поверхности имплантата не влияет на качество покрытия.

Источник: Официальный ресурс Министерства образования и науки Российской Федерации