ИСТИНА

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.