Студентка МИФИ создала материал для восстановления костей и борьбы с рецидивом рака
Как подчеркивают в МИФИ, разработка создается на фоне активного импортозамещения на российском рынке костно-замещающих материалов. Сейчас значительную часть этой ниши занимают материалы на основе гидроксиапатита и кальций-магниевых цементов, однако новый композит со стронцием и эрбием может занять собственное направление благодаря сочетанию биосовместимости, аддитивных технологий и потенциальных противоопухолевых свойств.
Источник: МИФИ. На фото Маргарита Керученко.
МОСКВА, 26 марта. /Новости науки/. Студентка НИЯУ МИФИ разработала композитный материал на основе фосфата кальция, который может использоваться для замещения удаленных участков кости, постепенно растворяться в организме по мере роста новой ткани, а также помогать выявлять положение имплантата и потенциально уничтожать оставшиеся раковые клетки. Разработка может найти применение в восстановительной хирургии после удаления костных опухолей, пишет пресс-службв МИФИ.
«Эрбий — тяжелый элемент. Вводя его, мы добиваемся сразу двух эффектов. Во-первых, это рентгеноконтрастность. Хирург сможет видеть, как стоит имплантат. Во-вторых, и это самое важное, открывается возможность для фототермической абляции», — приводит пресс-служба вуза слова автора работы, студентки третьего курса Маргариты Керученко.
Как отмечают исследователи, одна из сложных задач в хирургии костных опухолей связана с тем, чем заменить удаленный фрагмент кости после операции и как снизить риск возвращения болезни. Новый материал предлагается как решение сразу обеих проблем.
В основе разработки лежит синтетический β-трикальцийфосфат, или витлокит, в структуру которого можно вводить дополнительные элементы. В данном случае ученые использовали стронций и эрбий.
Стронций отвечает за биорезорбируемость материала, то есть за его способность постепенно и безопасно растворяться в организме, освобождая место для роста собственной костной ткани. Эрбий, в свою очередь, делает материал рентгеноконтрастным и открывает возможность для дополнительного противоопухолевого воздействия.
По словам разработчиков, если после операции в зоне имплантации сохранятся или появятся опухолевые клетки, на этот участок можно будет направить лазер. Благодаря присутствию эрбия материал будет нагреваться и сможет использоваться для фототермической абляции — локального уничтожения раковых клеток без значительного повреждения окружающих здоровых тканей.
Таким образом, новый композит должен выполнять двойную функцию: служить временным каркасом для восстановления кости и одновременно снижать риск рецидива опухолевого процесса.
Еще одной особенностью проекта стала технология изготовления. В отличие от стандартных подходов, материал планируется использовать в 3D-печати, что позволит создавать индивидуальные имплантаты, точно соответствующие форме удаленного участка кости — от крупных фрагментов конечностей до небольших костных структур.
«Пока не начнется активная выработка остеобластов и костная ткань не заместит имплантат, он должен выдерживать все нагрузки. При этом материал не остается в организме, а со временем полностью рассасывается и выводится», — отметила Керученко.
Как подчеркивают в МИФИ, разработка создается на фоне активного импортозамещения на российском рынке костно-замещающих материалов. Сейчас значительную часть этой ниши занимают материалы на основе гидроксиапатита и кальций-магниевых цементов, однако новый композит со стронцием и эрбием может занять собственное направление благодаря сочетанию биосовместимости, аддитивных технологий и потенциальных противоопухолевых свойств.
Сейчас проект находится на стадии лабораторных исследований. Впереди — испытания in vitro, затем доклинические и клинические исследования, а также патентование разработки.
«Мы должны быть уверены, что наш материал эффективен и безопасен, ведь речь идет о здоровье людей», — подчеркнула Керученко.
Как отмечают в вузе, работа ведется в сотрудничестве с Лабораторией керамических и композиционных материалов Института металлургии и материаловедения имени А.А. Байкова РАН, где студентка совмещает учебу с научной деятельностью.
«Эрбий — тяжелый элемент. Вводя его, мы добиваемся сразу двух эффектов. Во-первых, это рентгеноконтрастность. Хирург сможет видеть, как стоит имплантат. Во-вторых, и это самое важное, открывается возможность для фототермической абляции», — приводит пресс-служба вуза слова автора работы, студентки третьего курса Маргариты Керученко.
Как отмечают исследователи, одна из сложных задач в хирургии костных опухолей связана с тем, чем заменить удаленный фрагмент кости после операции и как снизить риск возвращения болезни. Новый материал предлагается как решение сразу обеих проблем.
В основе разработки лежит синтетический β-трикальцийфосфат, или витлокит, в структуру которого можно вводить дополнительные элементы. В данном случае ученые использовали стронций и эрбий.
Стронций отвечает за биорезорбируемость материала, то есть за его способность постепенно и безопасно растворяться в организме, освобождая место для роста собственной костной ткани. Эрбий, в свою очередь, делает материал рентгеноконтрастным и открывает возможность для дополнительного противоопухолевого воздействия.
По словам разработчиков, если после операции в зоне имплантации сохранятся или появятся опухолевые клетки, на этот участок можно будет направить лазер. Благодаря присутствию эрбия материал будет нагреваться и сможет использоваться для фототермической абляции — локального уничтожения раковых клеток без значительного повреждения окружающих здоровых тканей.
Таким образом, новый композит должен выполнять двойную функцию: служить временным каркасом для восстановления кости и одновременно снижать риск рецидива опухолевого процесса.
Еще одной особенностью проекта стала технология изготовления. В отличие от стандартных подходов, материал планируется использовать в 3D-печати, что позволит создавать индивидуальные имплантаты, точно соответствующие форме удаленного участка кости — от крупных фрагментов конечностей до небольших костных структур.
«Пока не начнется активная выработка остеобластов и костная ткань не заместит имплантат, он должен выдерживать все нагрузки. При этом материал не остается в организме, а со временем полностью рассасывается и выводится», — отметила Керученко.
Как подчеркивают в МИФИ, разработка создается на фоне активного импортозамещения на российском рынке костно-замещающих материалов. Сейчас значительную часть этой ниши занимают материалы на основе гидроксиапатита и кальций-магниевых цементов, однако новый композит со стронцием и эрбием может занять собственное направление благодаря сочетанию биосовместимости, аддитивных технологий и потенциальных противоопухолевых свойств.
Сейчас проект находится на стадии лабораторных исследований. Впереди — испытания in vitro, затем доклинические и клинические исследования, а также патентование разработки.
«Мы должны быть уверены, что наш материал эффективен и безопасен, ведь речь идет о здоровье людей», — подчеркнула Керученко.
Как отмечают в вузе, работа ведется в сотрудничестве с Лабораторией керамических и композиционных материалов Института металлургии и материаловедения имени А.А. Байкова РАН, где студентка совмещает учебу с научной деятельностью.
