Поставка химических реактивов, сырья и дезинфицирующих средств по всей России

График работы: с 8:00 до 17:00, пн-пт.

Московская обл. Ногинский р-н,
г. Старая Купавна, ул. Кирова д. 26

Полиэтилен как материал для искусственных костей

11.10.2019

Ученые нашли еще одно применение полиэтилену. Они рассказали, что их модифицированный вариант данного полимера можно применять в области восстановительной хирургии. Разработка принадлежит отечественным ученым. Они обнаружили новый способ получения сверхвысокомолекулярного полиэтилена пористой структуры. Он позволяет воспроизводить сложную структуру костной ткани.

По мнению автора исследования А. Салимон модифицированный сверхвысокомолекулярный полиэтилен является перспективным материалом в вышеупомянутой области медицины.

"В комбинациях с другими соединениями из него можно создавать комбинированные костно-хрящевые имплантаты. В частности, речь идет о коллагене и гидроксиапатите (искусственные аналоги имеющихся в организме соединений), с которыми предполагается комбинация полиэтилена." , – отмечает Салимон

По информации Российского научного фонда новая технология может использоваться для воспроизведения сложного строения костной ткани, так как позволяет формировать в полиэтилене пустоты заданного размера.

Сегодня полиэтилен уже применяется для создания искусственных суставов и считается более предпочтительным по сравнению с металлическими и керамическими вариантами. Полимер высокой плотности, состоящий из длинных линейных цепочек, известен как прочный и безопасный материал для организма, не вызывающий каких-либо неблагоприятных реакций.

Эти свойства позволяют применять материал для производства различных видов имплантатов, в том числе искусственных костей. Особенность таких имплантатов том, что они должны быть аналогичны естественному материалу, то есть быть пористыми. Это делает их легче, улучшает приживаемость, позволяет кровеносным сосудам и другим клеткам прорастать в них.

Однако получить структуру неоднородной пористости непросто. Даже трехмерная печать здесь бессильна из-за повышенной вязкости полиэтилена. Эту проблему ученые решили благодаря принципиально новому подходу. По новой технологии полиэтилен смешивают с солью (поваренной). Затем из готового полимера удаляется соль путем ее растворения в воде. Впервые о данном способе заявили ученые НИТУ МИСиС, а ученые Сколковского института науки и технологий лишь усовершенствовали его.

Структура сверхвысокомолекулярного полиэтилена, полученного из частиц разного серазмера.

Федор Сенатов, Алексей Салимон, Сергей Лермонтов.

В ходе проекта ученые не только изучили особенности структуры полученного пористого полиэтилена, но и доказали, что способ позволяет не просто получать пористый материал с пустотами спонтанного размера, а именно управлять их размерами. Результат исследования является многократно воспроизводимым, поэтому пригоден для масштабирования, достоинством является и его простота применения в условиях производства.

В исследовании в качестве исходного сырья использовалось порошковое сырье. Полиэтилен и пищевой хлорид натрия были просеяны для разделения на несколько фракций по размеру частиц. После этого два вышеуказанных ингредиента были соединены вместе путем перемешивания в пропорции 1 к 9. Ученые объясняют такое соотношение поставленной на тот момент задачей получить полимер с порами большого объема. Затем смесь спекалась при повышенной температуре (180 градусов по Цельсию), после чего под давлением из нее получали образцы цилиндрической формы. Соль удаляли продолжительным (в течение двух суток) промыванием полученных цилиндров водой.

У полученного материала проверили несколько характеристик. Значения двух из них - степени эластичности и предела прочности (при сжатии) оказались на приемлемом уровне. Также ценно и то, что физико-механические свойства пористого полиэтилена практически идентичны при любом размере пустот. Исследование под электронным микроскопом выявило, что структура (диаметр пустот, размер стенок) имеет линейную зависимость от размера частиц исходного сырья, что позволяет влиять на нее.

Федор Сенатов. Кандидат физико-математических наук, научный сотрудник Центра композиционных материалов НИТУ «МИСиС»

А вот по поводу модуля упругости (по Юнгу), характеризующего способность сопротивляться растяжению, сказать ничего положительного нельзя, так как у данного пористого полимера он был намного ниже (от 1 до 2,5 мегапаскалей), чем у непористого полиэтилена. Это соответствует характеристикам мягких тканей, а не костей, поэтому для использования в таком виде материал пока не пригоден, требуется доработка. Проблема может быть решена просто, и ученые даже знают как. Путем комбинации полиэтилена с другими соединениями можно создать искусственную кость с оптимальными характеристиками.

"Полученный пористый сверхвысокомолекулярный полиэтилен также пригоден и в другом направлении медицины - биотехнологическом. Он является идеальным для проведения сложных процедур с клетками", - считает руководитель проекта С. Лермонтов.

Выращивание клеток на плоской поверхности ограничивает их в росте и взаимодействиях, а подобная структура позволяет создавать условия, приближенные к существующим в организме.

"Мы уже провели эксперименты по выращиванию на сверхвысокомолекулярном полиэтилене клеток злокачественной опухоли нервной системы человека – нейробластомы", - подчеркнул ученый.

Данное исследование было проведено при совместном участии ученых трех научных структур нашей страны: Национального исследовательского технологического университета «МИСиС», Сколковского института науки и технологий и Института физиологически активных веществ РАН. Исследование проводилось при поддержке Российского научного фонда. Результаты и аналитика эксперимента не так давно появились в научном издании Materials.

← Назад к списку новостей

Ваше имя*
Ваш телефон*
Удобное время звонка