В Петербурге создали эндопротезы суставов, имитирующие структуру кости

Ведущий инженер ПИШ СПбПУ Михаил Жмайло пояснил, что имплантат должен быть не просто инертной опорой, а активной средой, направляющей регенерацию. Управляя геометрией ячейки, инженеры программируют свойства материала и создают условия для роста новой ткани.

Традиционные металлические имплантаты слишком жесткие и со временем могут расшатываться, поскольку «отбирают» нагрузку у кости, вызывая ее атрофию. Инженеры Политеха решили проблему с помощью мета-биоматериалов - сложных решетчатых структур, напоминающих пчелиные соты. На этапе проектирования жесткость подстраивается под конкретного пациента, чтобы нагрузка распределялась физиологично.

Компьютерное моделирование показало, что биологический материал полностью заполняет каркас за три месяца. Цифровые копии протезов протестировали на суперкомпьютере в семи сценариях - от ходьбы до подъема по лестнице. Напряжения не достигли критических значений, при этом для бедренной кости лучше подошла решетка типа Diamond, а для сложной анатомии таза - поверхностная структура Gyroid.

Научный руководитель проекта Алексей Боровков отметил, что главный итог работы - не конкретная конструкция, а методология и база знаний для проектирования имплантатов с предсказуемым поведением. В перспективе можно создавать имплантаты под анатомию и образ жизни пациента.

В ближайшие два года ученые продолжат исследования в рамках гранта Российского научного фонда и планируют адаптировать технологию для полимерных имплантатов позвоночника.

ТАСС