Исчезающий имплант: в России создают биоразлагаемые фиксаторы для детской травматологии
В России разрабатывают биоразлагаемые костные имплантаты, которые сами растворяются в организме после сращивания кости и не требуют повторной операции. Проект уже получил грант и готовится к клиническим испытаниям.
Золотым стандартом травматологии десятилетиями остаются металлические конструкции. Это титановые пластины, штифты, винты. Да, они надежно фиксируют переломы. Но у них есть большой недостаток: после срастания кости их нужно удалять хирургическим путем. Для взрослых это еще одна операция и боль. Для детей – потенциально опасная деформация растущего скелета.
В Институте перспективных технологий и индустриального программирования РТУ МИРЭА разрабатывают технологию 3D-печати индивидуальных биоразлагаемых имплантатов. Это такие фиксаторы для костей, которые самостоятельно растворяются в организме после того, как перелом срастается. В отличие от титановых пластин и винтов, их не нужно удалять хирургическим путем.
Проект уже получил грант акселерационной программы университета. После отработки материалов и режимов печати начнутся клинические испытания с медицинскими учреждениями.
Лучшее решение
Почему биоразлагаемые импланты – это находка для детской травматологии? Дело в том, что у малышей кости постоянно находятся в фазе активного роста. Жесткая конструкция, которую устанавливают на время, пока не сросся перелом, не адаптируется к удлинению и изменению формы кости. То есть она работает как стопор и либо деформирует растущую ткань, либо врастает в нее. Удаление становится травматичным, требует повторного наркоза и длительной реабилитации.
Как рассказали в пресс-службе вуза, именно запросы детских хирургов стали драйвером проекта. Биоразлагаемые имплантаты устраняют необходимость второго вмешательства. Они постепенно гидролизуются до безопасных продуктов, которые выводятся организмом, а нагрузка от движения и физических действий плавно передается восстанавливающейся кости.
Как работают имплантаты
Технология объединяет три этапа. Первый – цифровое моделирование. Для каждого пациента создается точная 3D-модель перелома на основе КТ или МРТ. Имплантат проектируется с учетом анатомических изгибов и требуемой жесткости, то есть индивидуально.
Второй – подбор биоразлагаемого полимера. Инженеры тестируют отечественные полимерные композиции: полилактид, полигликолид и их сополимеры. Ключевая задача – задать контролируемый срок растворения: от нескольких недель до полугода, в зависимости от типа кости, возраста пациента и скорости регенерации.
Третий – настройка режимов 3D-печати. Параметры экструзии, температура, скорость, все это оптимизируют, чтобы добиться равномерного рассасывания и сохранения прочности ровно на тот период, пока кость срастается.
Что это дает пациентам и врачам
Ребенка такой метод избавляет от повторной операции по удалению пластины, а значит, страха перед больницей. Имплант исчезнет сам, когда перестанет быть нужным. Для взрослых работает та же логика: меньше операций, меньше рисков, быстрее восстановление.
Что касается хирургов, то они получают рабочий и эффективный инструмент. Врач может планировать лечение без оглядки на будущее удаление металлоконструкций. Это особенно ценно в детской ортопедии, где каждый этап лечения должен учитывать рост и развитие ребенка.
Новые разработки
Разработка РТУ МИРЭА – не единичный случай. В России в последние годы активно развивается направление биоразлагаемых имплантатов и персонализированной 3D-печати.
В 2022 году ученые испытывали биоразлагаемый сплав железа и кремния. В 2023 году исследователи из СПбГУ и Института высокомолекулярных соединений РАН разрабатывали пористые каркасы из наночастиц полимолочной кислоты. Сеченовский университет развивает направления создания индивидуальных протезов. Уральский государственный медицинский университет работает над персонализированными конструкциями для восстановления костной ткани.
Технология пока находится на стадии исследований и разработки материалов. Но в перспективе российские биоразлагаемые имплантаты могут быть востребованы в странах, где остро стоит проблема детского травматизма и где хирургия зависит от дорогих импортных материалов. Кроме того, сама методология (цифровое моделирование, подбор полимеров, настройка 3D-печати) может быть экспортирована как удачное технологическое решение.
Актуальная задача сейчас – провести клинические испытания. Нужно подтвердить безопасность материалов, точность прогнозируемого срока растворения и эффективность фиксации. Если они пройдут успешно, технология может стать частью клинических рекомендаций по лечению переломов у детей и взрослых.
