Научный коллектив малого инновационного предприятия (МИП) «Биомиметикс», созданного молодыми учеными НИТУ «МИСиС» на базе университета, совместно с коллегами из НМИЦ онкологии им. Н.Н. Блохина создали уникальный гибридный имплантат для замещения пораженного участка кости.
Имплантат, полностью имитирующий структуру кости, был вживлен в ветклинике «Биоконтроль» 14-летнему домашнему коту Лапуне, больному остеосаркомой. Согласно послеоперационным наблюдениям, имплантат прижился, динамика выздоровления усатого пациента положительная.
Молодые ученые МИП «Биомиметикс», работающего на базе НИТУ «МИСиС», в течение нескольких лет занимаются разработкой биосовместимых костных имплантатов на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМПЭ). Сердцевина гибридного имплантата, выполнена из пористорого сверхвысокомолекулярного полиэтилена, а каркас напечатан на 3D-принтере из титанового сплава. Подобная структура – полная копия структуры настоящей кости, где пористый СВМПЭ соответствует внутренней, трабекулярной, части, а титановый сплав со слоем сплошного СВМПЭ – твердой внешней, кортикальной.
Образцы имплантатов
В марте-апреле 2019 года имплантат вживили домашнему коту по имени Лапуня после удаления 6-сантиметрового участка кости передней лапы, пораженной остеосаркомой. В сотрудничестве с НМИЦ онкологии имени Н.Н. Блохина была разработана клеточно-инженерная конструкция: специалисты ООО «Биомиметикс» изготовили имплантат, а их коллеги из лаборатории клеточного иммунитета заселили его клетками, выделенными из костного самого пациента, для ускорения вживления имплантата. Операция была проведена хирургами ветклиники «Биоконтроль».
«Имплантат стоит здесь»
«Уникальность нашей разработки состоит в том, что имплантат по своим характеристикам практически полностью соответствуют обычной кости. Прежде всего, это означает, что он не будет принимать на себя излишнюю нагрузку, а значит, кость на месте его присоединения не будет охрупчиваться, как это часто бывает с металлическими имплантатами. Кроме того, полимерную поверхность имплантата удобно заселять собственными клетками пациента, что существенно ускоряет приживаемость. Это особенно важно с учетом того, что домашним животным, в отличие от людей, не объяснишь, что на время восстановления конечность нужно беречь», — рассказывает генеральный директор ООО «Биомиметикс», научный сотрудник Центра композиционных материалов НИТУ «МИСиС», к.ф.-м.н. Федор Сенатов.
Лапуня на съемках
Согласно послеоперационным наблюдениям на июнь 2019 года, имплантат прижился, динамика выздоровления положительная, кот передвигается самостоятельно. Таким образом, вживление такого гибридного клеточно-инженерного имплантата становится хорошей альтернативой традиционному радикальному лечению – ампутации, а также куда более сложным в плане приживаемости металлическим имплантатам.
Стерильные титановые заготовки для имплантатов
Успешная операция, сделанная Лапуне, знаменует собой окончание испытаний гибридного материала in vivo, на лабораторных животных, и переход к следующей стадии – применения в ветеринарии. До начала использования инновационного имплантата при лечении людей должно пройти еще не меньше 3–4 лет клинических испытаний и технологических доработок.
Процесс получения полиэтилена мелкодисперсной структуры — загрузка в планетарную мельницу.
Отметим, что такое научно-исследовательское направление, как биомедицинские материалы, в последние годы становится в НИТУ «МИСиС» одним из магистральных направлений развития университетской науки. Если раньше материаловеды и биологи работали в связке достаточно редко, то сегодня две науки начинают все активнее взаимодействовать, образовывая новое междисциплинарное поле. Не случайно именно биоматериаловедение (наряду с квантовым материаловедением и аддитивными технологиями) стало одним из трех наиболее перспективных научных направлений, отобранных для участия в новой интегрированной учебной программе iPhD, которую мы запустили в этом году. Федор Сенатов, кстати, является одним из руководителей биомедицинского направления iPhD.
Процесс заселения имплантатов клетками пациента
Суть этой программы в том, что мы объединяем магистратуру с аспирантурой, а образовательную составляющую – с научной. С самого начала и все пять лет студент не на уровне пресловутых «курсовых», а «по-взрослому» разрабатывает свою научную тему, научно-образовательный трек формируется индивидуально для каждого студента в соответствии с его научной проблематикой. При этом университет гарантирует возможность проводить исследования в современной лаборатории с передовым оборудованием и научное руководство со стороны серьезного действующего ученого. Подать заявление на обучение можно до 20 июля.
Лапуня — телезвезда!
Справка об ученом:
Федор Сенатов – кандидат физико-математических наук, научный сотрудник Центра композиционных материалов НИТУ «МИСиС», генеральный директор ООО «Биомиметикс».
Уже более 5 лет Федор с коллегами занимаются вопросами биомиметических костных и хрящевых имплантатов и эндопротезов, в том числе и гибридных – совмещающих металл и полимер или два полимера с разными характеристиками.
Фёдор Сенатов со своей командой
Ранее мы уже писали на Хабре о разработках Федора и его команды. Например, здесь мы говорили об имплантате из двух модификаций сверхвысокомолекулярного полиэтилена, здесь – о технологии, которая позволит сократить опыты над животными в процессе тестирования эндопротезов, а здесь показали, насколько прочен один из материалов, с которым работают ученые.
Автор: vad_nes
