Поделиться
Уникальные имплантаты: сделано на Украине
Разработчики вплотную подошли к созданию в лабораторных условиях фантастического шварцнеггеровского Терминатора с имплантатами уникального качества и новыми функциями, недоступными человеку. Искусственное сердце, сосуды, кости, суставы, фаллопротезы, силиконовая грудь для выставочных красавиц и даже вживляемые в мозг чипы - далеко не полный перечень «запасных частей» для человека, которые изобрели ученые и успешно используют сегодня в своей практике. Спектр созданных в мире имплантатов (изделия, вживляемые в организм человека) практически не ограничен. Их «встраивают» в организм человека на максимально длительное время для выполнения функций удаленного больного органа. Некоторые очень сложны по конструкции и, к тому же, обладают высокой надежностью при неограниченном времени работы. Это, например, имплантаты, вживляемые в кость, им приходится не только нести высокие нагрузки, но и выполнять широкий спектр утраченных функций.Уникальные живые материалы
Костная ткань может выдержать довольно большие нагрузки на сжатие, растяжение, удар. По данным многих специалистов, эта ткань на сжатие приблизительно в пять раз прочнее железобетона. По сопротивлению на разрыв она несколько превышает сопротивление дуба, а ее прочность примерно соответствует прочности чугуна. В частности, бедренная кость может выдерживать в среднем до 3 т. на сжатие, а большая берцовая - до 4 т. Так, чтобы раздробить бедренную кость давлением, нужно приблизительно 3 тыс. кг, большую берцовую - не менее 4 тыс. кг.
В состав живой кости взрослого человека, входит воды 50%, жира - 15,8%, коллагеновых волокон и органического вещества - 12,4%, неорганических веществ - 21,9%, последние представлены различными солями. Больше всего в кости содержится фосфата извести - 60%, карбоната кальция - 5,9%, сульфата магния - 1,4%. Кроме того, в костях представлены почти все земные элементы из периодической таблицы Д.Менделеева.
Конструкционные биоматериалы: новый поиск
Если описать историю поиска конструкционных биоматериалов для вживления в организм человека в душещипательных подробностях, она будет не хуже криминального чтива. За последние полвека проводилось великое множество поисковых работ по созданию новых конструкционных материалов, которые не отторгались бы организмом как инородное тело. Испытывались драгоценные металлы, природные кораллы, композиционные материалы, керамика и даже сапфиры.
Наиболее инертный из металлов, титан, через несколько месяцев после имплантирования обнаруживается в легких, печени, почках, лимфатических узлах, а через 4 года после имплантирования его содержание в контактирующих тканях увеличивается более чем в 5 раз. Неутешительные данные наблюдений стимулировали поиск новых материалов.
Но осложнения, возникающие после операции на грани контакта живой ткани и имплантата, разрушали самые смелые ожидания ученых. Через некоторое время пребывания имплантата в организме всегда наблюдалась ответная реакция, приводившая к более или менее тяжелым последствиям.
Недавно на Украине (компания «ВАЛАР», г. Ивано-Франковск) была разработана новая нанотехнология «ЛАЗАРМ» для имплантатов близкого будущего. Эта нанотехнология включает в себя лазерную обработку поверхности конструкции и особые составы пропитки и покрытий для индивидуальной биологической адаптации материала имплантата к организму человека. Для создания новой технологии потребовались существенные разработки в области биомеханики и биохимии.
Новые составы пропитки и покрытий изготовлены по особой технологии из хориона человека1, полученного после вынужденного прерывания беременности. В то же время, в пропитке при приготовлении материала используется всего 0,5-3,0 грамм хориальной ткани. Предварительно подготовленный препарат хориальной ткани выдерживают в стерильных условиях при температуре 20С в течение 6-7 суток (после чего автоклавируют при давлении 2 атмосферы и температуре 20С).
В случае прерывания беременности такой материал ранее применялся в основном для научных исследований, а также в гинекологии. В новой разработке он используется для стимуляции роста окружающих тканей и прорастания их в структуры имплантата. В то же время все попытки создать лабораторные аналоги этого биостимулятора потерпели фиаско.
Используемая для создания новых костных имплантатов лазерная технология делает конструкцию максимально приближенной к архитектонике костной ткани. По сути, пространственная структура имплантата соответствует костной. Главное здесь - правильно рассчитать размер пор. Если они будут слишком большими, материал не выдержит массу тела, слишком маленькими - это будет препятствовать росту костной ткани. Именно лазерная технология дала новый эффект.
По всей поверхности имплантата поверхностная структура меняется до максимального приближения к структуре соответствующего участка костной ткани. По сути дела, каждый имплантат создается применительно к индивидуальным особенностям организма, в который он будет вживлен.
Один из этапов технологии и включает процесс индивидуальной биологической адаптации готового изделия перед нанесением на него покрытия. Индивидуальная «подгонка» проходит в специальном биологическом реакторе, где проводится адаптация имплантата на основании взаимодействия его материала и биологических компонентов, присущих предполагаемому больному. По сути дела, вне организма производится этап «привыкания» имплантата к организму и выделения продуктов реакции не в организм, а в фильтры. Таким образом, существенно уменьшается влияние нового материала на органы и ткани больного при его вживлении в организм.
Важнейшим фактором этой технологии с использованием хориальной ткани является мощнейшая направленная стимуляция процессов взаимного проникновения двух структур и образование «растущего замкового соединения». Кроме того, хориальная ткань стимулирует регенерацию костной ткани, и новое покрытие не является пусковым фактором отторжения имплантата. Более того, хориальная ткань способствует ускоренной регенерации материнской костной ткани.
Адгезия костных клеток к поверхности имплантата происходит примерно через шесть-восемь недель. В дальнейшем, по мере роста костной ткани, специальные клетки слой за слоем растворяют материал покрытия, а в образующемся пространстве формируются структурные единицы кости - остеоны. Это уже полноценная кость. За 12-14 месяцев имплантат полностью вживляется в организм и добросовестно выполняет свою функцию.
С одной стороны, это пока экспериментальные разработки и предстоит много исследований. При этом сегодня только на территории стран СНГ более 400 тыс. больных требуют срочного лечения наиболее прогрессивными методами замещения больных органов и суставов на имплантаты.
Валерий Арциховский / CNews.ru
- Хориальная ткань человека содержит колоссальный запас биологически активных веществ. В частности, установлено, что хориальная ткань содержит значительное количество нуклеиновых кислот (РНК и ДНК) сульфидных групп, витамина С, полисахаридов, глюкопротеинов, хориогонадотропинов и особенно микроэлементов в количестве, значительно превышающем их содержание в других тканях человека.
Короткая ссылка
