Ученые Уральского государственного медуниверситета вместе с госкорпорацией «Росатом» работают над созданием и установкой свердловчанам индивидуальных имплантов из титана, напечатанных на  3D-принтере. Изделия из этого вещества имеют высокую биосовместимость и могут применяться в различных областях медицины. Например, использоваться при сложных травмах, рассказал детский хирург, травматолог-ортопед ДГКБ №9, руководитель лаборатории экспериментальной хирургии УГМУ Иван Гордиенко.

Под заказ

Соглашение о сотрудничестве с одной из дочерних организаций Росатома — ООО «Русатом — Аддитивные Технологии» — екатеринбургский университет подписал на международной промышленной выставке Иннопром в 2022 году.

— Делегация от нашего вуза съездила в Москву, посмотрела возможности. У них есть современный 3D-принтер, который печатает титаном. Сплав из него самый оптимальный для замещения и выполнения индивидуальных изделий, над чем мы и будем работать. У нас на базе травматологической больницы №36 Екатеринбурга есть клиническая возможность внедрения данных имплантов, — поделился Иван  Гордиенко.

По словам врача, индивидуальные импланты применяются в разных областях медицины, в частности травматологии — как костнозамещающие материалы при сложных внутрисуставных переломах, при спинномозговой и черепно-мозговой травмах:

— Особенность индивидуальных имплантов в том, что они печатаются под конкретного пациента. Выполняется компьютерная томография поврежденного сегмента спины, головы или конечности. Определяется размер дефекта, и уже по параметрам конкретного человека и печатается имплант. Он стерилизуется и в операционной устанавливается.

Больному предстоит ходить с таким изделием всю жизнь, поэтому важно, чтобы элемент прижился и не изнашивался.

— На данном этапе замещение происходит различными видами костных материалов, которые имеют множество недостатков, начиная от прочности и заканчивая отсутствием биосовместимости. Они неиндивидуальны — есть в порошковой форме или в виде образований, которые надо ровнять прямо в операционной. Индивидуальные 3D-импланты — это удобство для врача и пациента, а также безопасность, — объяснил Иван Иванович.

По его словам, уральские ученые сейчас находятся на начальной стадии в применении индивидуальных имплантов из титана. Им необходимо найти пациентов, нуждающихся в установке подобных пластин. Все изделия будут напечатаны в Москве, а потом доставлены в уральскую столицу.  

— В этом году уже будет первые клинические применения, — сообщил детский хирург.

Находка для детей

Титан — это не единственное вещество, которое сейчас изучают специалисты из Екатеринбурга. УГМУ также сотрудничает с Томским государственным университетом и исследует, как ведет себя сплав никелид титана — это сыпучий порошок, которым также можно исправлять дефекты при травмах. При применении остается в человеческом организме навсегда.

— Я был в томской лаборатории, посмотрел цикл создания имплантов. Мы им говорим, какие нам нужны параметры, а они нас снабжают конструкциями. Инновационность сплава заключается в том, что в него добавили серебро с целью антибактериальных свойств и снижения антибиотикопрофилактики перед операциями. Пациенту можно давать меньше препаратов, что очень важно, так как  проблема устойчивости к антибактериальным лекарствам сегодня очень высокая, — добавил Иван Гордиенко.

Кроме того, добавление никеля в титан повышает его совместимость и делает его пористым.

— В поры начинает прорастать кость и имплант становится с ней единым целым. Изделие из чистого титана это все-таки более инородный элемент в организме человека, — разъяснил врач.

Есть открытие, которое поможет быстрее восстановиться детям. Это импланты из биодеградируемых (саморассасывающиехся) сплавов магния.

— Это тоже металлические сплавы, из которых делаются стержни, фиксаторы, но они будут в организме рассасываться. Сейчас 99% всех фиксаторов — из металла, в том числе из медицинской стали. Все импланты, которые устанавливаются при лечении детей, всегда удаляются, так как их организм растет. А это повторные операции, повторный наркоз, повторные риски и так далее, — прокомментировал хирург.

Изделия из никелид титана с добавлением серебра, а также биодеградируемых сплавов магния уральцы тестируют в виварии на кроликах и морских свинках. Токсичность проверяют на крысах и мышах.

Испытания с этими двумя сплавами также будут длиться в течение этого года.

— В идеале в следующем году будем подавать документы на сертификацию. Этот процесс намного дольше, чем доклинические испытания — там нужно подбирать специально пациентов, — резюмировал Гордиенко.