ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
|
ИПМех РАН |
||
Данный проект направлен на решение фундаментальной задачи создания нового поколения высокопроницаемых биокомпозитов адаптируемой формы для регенерации дефектов костной ткани сложной формы на основе биодеградируемых композитов, обладающих функцией поддержки специфических костных белков (типа ВМР), индуцирующих остеосинтез. Основное назначение подобных материалов – изготовление на их основе конструкций тканевой инженерии (КТИ), несущих специфические белки и/или недифференцированные стволовые клетки, а также обладающих возможностью адаптации формы под сложный костный дефект конкретного пациента. При этом такой биокомпозит должен иметь: а) прочностные характеристики (на сжатие не менее 0.1 МПа), достаточные для манипуляции при их хирургической установке на месте костного дефекта, б) обладать определенным расположением макропор - архитектурой, которая обеспечивала бы остеопроводимость - прорастание костной ткани внутрь имплантата, в) иметь структурные элементы определенной геометрии для создания больших (в идеале – обратимых) деформаций, что позволяет имплантату адаптироваться к полости с любой формой, г) проявлять способность к биодеградации полимерной фазы и резорбции (растворению в среде организма) минеральной фазы покрытия. В процессе эксплуатации в организме подобный материал будет играть роль первоначального направляющего и частично опорного элемента, а в дальнейшем – медленно растворяться (резорбироваться) в среде организма, инициируя восстановление поврежденной костной ткани. Для достижения вышеперечисленного необходимо решить следующие конкретные задачи: 1) изготовить полимерные каркасы с заданной морфологической архитектурой методами 3D-печати, для увеличения остеокондуктивности материала за счет создания направленных высокопроницаемых каналов; 2) изготовить полимерные каркасы обладающих свойствами адаптацией формы под костный дефект, путем использования структурных элементов архитектуры материала обладающих различной упругостью; 3) модифицировать поверхность полимерного каркаса за счет выдерживания в искусственной межтканевой жидкости с различной концентрацией ионов с целью образования тонкого кальцийфосфатного слоя; а также за счет покрытия поверхности каркаса тонким слоем кальцийфосфатного цемента, с возможной гидролитической конверсией минерального покрытия в различные по химическому составу фосфаты кальция; 4) исследовать механические характеристики полученных метаматериалов; 5) проследить взаимосвязь микро- и макроструктуры (архитектуры полимерного каркаса, задающего связную систему макропор, а также задающие упругость костному имплантату) и медико-биологические характеристики таких имплантатов.
В результате выполнения проекта будут получены следующие результаты: 1) С помощью трехмерной печати будут получены полимерные конструкции с различными свойствами упругости для использования их в качестве материалов со свойствами адаптацией формы; 2) Дополнительная обработка полученных полимеров в растворах SBF и цементных растворах позволит получить новые макропористые метаматериалы адаптируемой формы для восстановления поврежденной костной ткани; 3) Будет проведено исследование влияния архитектуры конструкции и выбора элементарной единицы объема на механические свойства полученных композиционных метаматериалов; 4) Дополнительная гидролитическая обработка напечатанных моделей в растворах позволит получить биокомпозиты с модифицированной развитой поверхностью, с повышенными индукционными свойствами для ускорения процессов интеграции и роста новой костной ткани. Аналогов таких материалов в мире настоящее время не существует; 5) Созданные в рамках проекта оригинальные метаматериалы адаптируемой формы с улучшенной остеоиндуктивностью и остеокондуктивностью будут подготовлены для экспериментов in vivo.
грант РФФИ |
# | Сроки | Название |
1 | 1 июля 2016 г.-31 декабря 2016 г. | Метаматериалы адаптируемой формы на основе биодеградируемых композитов для регенерации костной ткани |
Результаты этапа: 1)Синтезированы порошки фосфатов кальция с Са/Р=1.5 – ТКФ определенного состава, фазы и гранулометрии; 2)Созданы и проработаны компьютерные модели различных трехмерных конструкций для создания материалов с различными свойствами упругости с использованием различных подходов в выборе элементарной ячейки архитектуры материала; 3)Определены параметры технологии термоэкструзионной печати спроектированной модели заданной поровой архитектуры и формы из ПЛА с использованием в качестве наименьшей структурной единицы форм с элементами придающими дополнительную макроскопическую упругость; 4)Полученные модели из полилактида обработаны в растворах и были получены имплантаты покрытые кальцийфосфатным слоем с развитой модифицированной поверхностью | ||
2 | 1 января 2017 г.-31 декабря 2017 г. | Метаматериалы адаптируемой формы на основе биодеградируемых композитов для регенерации костной ткани |
Результаты этапа: 1)Проведены механические испытания макропористых композиционных имплантатов адаптируемой формы на основе ПЛА/кальцийфосфатное покрытие; 2)Определены параметры технологии термоэкструзионной печати спроектированной модели заданной поровой архитектуры и формы из полиуретана с использованием подхода с различным количеством заполнения элементарной ячейки полимером; 3)Обработаны отпечатанные моделм из полиуретана в растворах для получения имплантата покрытых кальцийфосфатным слоем с развитой модифицированной поверхностью; 4)Проведены механические испытания макропористых композиционных имплантатов адаптируемой формы на основе полиуретан/кальцийфосфатное покрытие; 5)Проведена дополнительная обработка отпечатанных моделей в различных растворах для проведения гидролитической конверсии поверхности кальцийфосфатного материала, нанесенного на ПЛА и полиуретан для развития и модифицирования поверхности (улучшение шероховатости, смачиваемости и поддержки белков). | ||
3 | 1 января 2018 г.-31 декабря 2018 г. | Метаматериалы адаптируемой формы на основе биодеградируемых композитов для регенерации костной ткани |
Результаты этапа: 1) Проведены механические испытания макропористых композиционных имплантатов адаптируемой формы на основе ПЛА/кальцийфосфатное покрытие. 2) Определены параметры технологии термоэкструзионной печати спроектированной модели заданной поровой архитектуры и формы из полиуретана с использованием подхода с различным количеством заполнения элементарной ячейки полимером. 3) Обработаны отпечатанные модели из полиуретана в растворах для получения имплантата покрытых кальцийфосфатным слоем с развитой модифицированной поверхностью; | ||
4 | 1 января 2019 г.-30 июня 2019 г. | Метаматериалы адаптируемой формы на основе биодеградируемых композитов для регенерации костной ткани |
Результаты этапа: 1) Проведены механические испытания макропористых композиционных имплантатов адаптируемой формы на основе полиуретан/кальцийфосфатное покрытие; 2) Проведена дополнительная обработка отпечатанных моделей в различных растворах для проведения гидролитической конверсии поверхности кальцийфосфатного материала, нанесенного на ПЛА и полиуретан для развития и модифицирования поверхности (улучшение шероховатости, смачиваемости и поддержки белков); 3) Проведена подготовка образцов к медико-биологическим испытаниям метаматериалов адаптируемой формы, полученных с помощью различных подходов управления упругости материалов. |
Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".