Ученые Инженерной школы ядерных технологий и Инженерной школы новых производственных технологий Томского политехнического университета (участник федеральной программы "5-100") совместно с ведущими экспертами в области медицинского материаловедения из Университета Дуйсбурга (Германия), Технологического института Карлсруэ (Германия) и Калифорнийского университета Риверсайда (США) разработали способ синтеза нанотрубок из диоксида титана с нанесением кальций-фосфатных покрытий, идентичных по своему составу человеческой кости.

Благодаря таким покрытиям можно будет улучшить приживаемость титановых костных имплантатов и обеспечить новый канал для доступа лекарственных средств.

Как отмечают авторы разработки, титан сегодня широко используется для изготовления имплантатов, но он значительно тверже костной ткани из-за разных значений упругости. При движении пациента титан забирает на себя больше механической нагрузки, чем кости, что может привести к разрушению костной ткани.

"Нанотрубки позволяют решить эту проблему, - рассказывает аспирант Инженерной школы ядерных технологий ТПУ Роман Чернозем. - Они как будто растут на поверхности имплантата ровным слоем, это своеобразная граница между костью и титаном. Нанотрубки просто не позволяют титану взять на себя больше механической нагрузки, чем костная ткань. Кроме того, титан биоинертен, он слабо взаимодействует с биологическими структурами и жидкостями. Чтобы он лучше приживался, его поверхность нужно модифицировать. Для этого мы разработали для нанотрубок различные покрытия, которые "маскируют" имплантат под костную ткань. В результате он приживается быстрее".

Нанотрубки представляют собой полые цилиндры из диоксида титана длиной от нескольких десятков нанометров до 8-10 микрометров. Их также можно синтезировать и на поверхностях других сплавов. Чтобы организм пациента не отторгал чужеродный имплантат, нанотрубки делают идентичными по своему составу человеческой кости, нанося на них покрытия из кальций-фосфата или гидроксиапатита. Кальций и фосфор, входящие в состав кальций-фосфата, - основа неорганической фазы костной ткани. Гидроксиапатит, тоже относящийся к классу кальций-фосфатов, является основной минеральной составляющей костей и зубов.

Покрытия наносятся на нанотрубки методом высокочастотного магнетронного распыления. "Мишень", материал-основу для роста покрытия, бомбардируют ионы инертного газа, буквально выбивая из нее необходимые частицы, которые осаждаются тонким слоем на поверхности нанотрубок. Благодаря этому покрытия обладают высокой адгезионной прочностью, то есть прочнее присоединяются к титану.

Полые внутри нанотрубки идеально подходят также для того, чтобы загружать в них лекарственные вещества, доставляя их в нужный участок организма вместе с имплантатом.

"Нанотрубки позволяют контролировать скорость доставки лекарственных средств в организм пациента, - объясняет научный руководитель проекта, начальник Центра технологий ТПУ Роман Сурменев. - Если покрыть их аморфным кальций-фосфатом, можно добиться растворения лекарства в срок от недели до месяца. Если нужен пролонгированный эффект, например, чтобы лекарство постепенно поступало в организм в течение года, можно покрыть нанотрубки гидроксиапатитом, состав которого представляет собой структурно упорядоченные элементы. В перспективе эта технология позволит подходить к лечению и реабилитации каждого пациента персонифицировано, подбирая именно тот тип нанотрубок для имплантатов, который нужен в каждом конкретном случае".

Похожие новости

  • 12/07/2017

    Робота-врача для военных создадут томские медики и инженеры​

    Ученые из НИИ кардиологии Томского национального исследовательского медицинского центра и Томского политехнического университета (ТПУ) планируют создать мобильного робота, который сможет оказывать первую медицинскую помощь пострадавшим в местах военных действий и ЧС.
    364
  • 22/11/2016

    По итогам конкурса ВИК.Нано: наносито для крови

    Nanonewsnet.ru продолжает публиковать интервью о решении непростых инженерных задач. На вопросы о конкурсе ВИК.Нано и о своем проекте по очистке крови с помощью композитных сит из керамики и цеолитов ответил аспирант Томского государственного университета, один из трех финалистов, получивших главный приз конкурса, Александр Бузимов.
    1029
  • 14/12/2016

    В ТПУ создали покрытие для восстановления костной ткани человека

    ​Международная группа исследователей с участием специалистов Томского политехнического университета (ТПУ) создала новое покрытие из минерала фатерита для наноматериала, который в будущем позволит восстанавливать костную ткань человека.
    600
  • 19/04/2017

    Как настоящие: в российских регионах разрабатывают протезы для животных

    Лошади, слоны, дельфины, крокодилы, гуси, обезьяны, морские котики, собаки и кошки — кого только не лечат современные ортопеды и ветеринары. Ученые в этой сфере далеко не всегда ограничиваются инвалидными тележками на колесах, а придумывают для животных-инвалидов гораздо более сложные протезы, приспособления и импланты.
    497
  • 09/08/2016

    В ТПУ разрабатывают систему автоматического обнаружения сбоев в работе организма

    ​Молодой ученый Томского политехнического университета (ТПУ) работает над системой автоматического контроля состояния здоровья с помощью фитнес-трекеров. После обнаружения сбоя система будет самостоятельно запускать электромагнитную терапию, которая будет способствовать нормализации работы организма  Система, разрабатываемая экспертом Полигона инженерного предпринимательства ТПУ Иваном Зерниным, состоит из двух элементов: фитнес-трекера и физиотерапевтического браслета.
    779
  • 28/09/2016

    В Томске выпустили первую партию «карманных» электрокардиографов

    Молодые ученые Томского политехнического университета — сотрудники малого инновационного предприятия вуза ООО «Потенциал» — приступили к испытаниям первой партии персональных электрокардиографов. Портативные приборы позволяют делать ЭКГ в домашних условиях и отправлять результаты своей электрокардиограммы врачу.
    806
  • 12/12/2017

    Гаджет для коррекции осанки стал лучшим проектом на DigitalHealth

    В Томске по инициативе регионального департамента по инновационной деятельности состоялся хакатон, посвященный цифровой медицине. В рамках мероприятия участники работали над проектами для гаджетов, способных оценивать состояние здоровья человека.
    83
  • 12/07/2016

    Российские центры эстетической медицины оснастят аппаратами, созданными в ТПУ

    ​Ученые Томского политехнического университета  совместно с  корпорацией «Академия Научной Красоты» запускают производство уникальной лазерной техники для эстетической медицины. «Клиника в одном аппарате» позволяет реализовывать передовые лазерные технологии на базе одной платформы.
    798
  • 17/02/2017

    В ТУСУРе разработали сервис для владельцев комнатных растений

    Студенты Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники создают систему для удаленного наблюдения и ухода за комнатными растениями.С ее помощью возможно будет ухаживать за любимым растением, находясь в командировке или отпуске: наблюдать в онлайн-режиме и при необходимости корректировать "параметры ухода" из любой точки земного шара через веб-сервер.
    626
  • 21/02/2017

    Разработки ТПУ для имплантологии выходят на стадию клинических испытаний

    ​Биодеградируемые имплантаты Томского политехнического университета выходят на стадию клинических испытаний. Как сообщают ученые ТПУ, на стадии доклинических исследований эффективность томских изделий уже доказана, и сегодня некоторые биоразлагаемые имплантаты Томского политеха сегодня частично используются в медицинской практике в одном из ведущих ортопедических центров России - Центре Илизарова.
    883