ПРИШЛИТЕ СВОЮ НОВОСТЬ!
Лента новостей
Выбрать категорию:
09:05
ОБЩЕСТВО
20 апреля
09:05
ОБЩЕСТВО
19 апреля
09:16
ОБЩЕСТВО
18 апреля
ГОЛОСОВАНИЕ
Нужна ли астрономия в качестве школьного предмета?

Томская область: В Томском политехе выращивают на титановых имплантатах нанотрубки для защиты костей и транспортировки лекарств в организм

10 января, 17:32

 

10 Января — Молодежные новости. Ученые Томского политехнического университета и их зарубежные коллеги синтезируют на поверхности титановых имплантатов нанотрубки из диоксида титана, на которые наносят кальций-фосфатные покрытия, идентичные по своему составу человеческой кости. Благодаря таким покрытиям, во-первых, можно будет улучшить приживаемость костных имплантатов — нанотрубки за счет высоких значений удельной площади поверхности снизят нагрузку на имплантат, возникающую, когда человек двигается. А, во-вторых, в них можно будет загружать еще и различные лекарственные вещества, которые будут поступать в организм пациента, помогая ему бороться с теми или иными заболеваниями. 

Исследование проводят ученые Инженерной школы ядерных технологий и Инженерной школы новых производственных технологий Томского политеха совместно с ведущими экспертами в области медицинского материаловедения из Университета Дуйсбург (Германия), Технологического института Карлсруэ (КИТ, Германия), Калифорнийского университета Риверсайда (США) и множеством других научных организаций.

Как отмечают авторы разработки, титан сегодня широко используется для изготовления имплантатов, но он значительно тверже костной ткани из-за разных значений упругости. При движении пациента титан забирает на себя больше механической нагрузки, чем кости, что может привести к разрушению костной ткани.

«Нанотрубки позволяют решить эту проблему. Они как будто растут на поверхности имплантата ровным слоем, это своеобразная граница между костью и титаном. Нанотрубки просто не позволяют титану взять на себя больше механической нагрузки, чем костная ткань. Кроме того, титан биоинертен, он слабо взаимодействует с биологическими структурами и жидкостями. Чтобы он лучше приживался, его поверхность нужно изменять. Для этого мы покрываем нанотрубки различными покрытиями, которые “маскируют” имплантат под костную ткань, и он приживается быстрее», — рассказывает аспирант Инженерной школы ядерных технологий ТПУ Роман Чернозем.

Нанотрубки представляют собой полые цилиндры из диоксида титана длиной от нескольких десятков нанометров до 8-10 микрометров. Они равномерным слоем покрывают поверхность титанового имплантата. Также их можно синтезировать и на поверхностях других сплавов.

Чтобы организм пациента не отторгал модифицированные имплантаты, нанотрубки делают идентичными по своему составу человеческой кости, нанося на них покрытия из кальций-фосфата или гидроксиапатита. Кальций и фосфор, входящие в состав кальций-фосфата, — основа неорганической фазы костной ткани. Гидроксиапатит, тоже относящийся к классу кальций-фосфатов, является основной минеральной составляющей костей и зубов.

Покрытия наносятся на нанотрубки методом высокочастотного магнетронного распыления. «Мишень», материал-основу для роста покрытия, бомбардируют ионы инертного газа и буквально выбивают из нее необходимые ионы, атомы и так далее, которые осаждаются тонким слоем на поверхности нанотрубок. Благодаря этому, покрытия обладают высокой адгезионной прочностью, то есть прочнее присоединяются к титану.

Добавим, аспиранту ТПУ Роману Чернозему первым в России удалось повторить эксперимент британских коллег и нанести на нанотрубки методом высокочастотного магнетронного распыления покрытие из гидроксиапатита. Кроме этого, проведя исследование, ученые ТПУ и их коллеги впервые установили, что на нанотрубках с меньшим диаметром (менее 100 нанометров) формируются покрытия на основе гидроксиапатита, а если их диаметр при тех же условиях увеличить — образуется уже кальций-фосфатное покрытие.

Это открытие позволит в будущем применять нанотрубки в различных медицинских целях. Например, для доставки лекарств в организм пациента — нанотрубки полые внутри и идеально подходят для того, чтобы загружать в них лекарственные вещества, доставляя их в нужный участок организма вместе с имплантатом.

«Нанотрубки позволяют контролировать скорость доставки лекарственных средств в организм пациента. Если они покрыты аморфным кальций-фосфатом, такое покрытие растворяется и выпускает лекарство в организм быстрее — от недели до месяца. Но есть случаи, когда нужен пролонгированный эффект — например, чтобы лекарство постепенно поступало в организм в течение года. Тогда на нанотрубки диоксида титана можно наносить покрытия из гидроксиапатита, состав которого представляет собой структурно упорядоченные элементы. В таком случае скорость растворения покрытия станет ниже. В перспективе эта технология позволит подходить к лечению и реабилитации каждого пациента более персонифицировано, подбирая именно тот тип нанотрубок для имплантатов, который нужен в каждом конкретном случае», — объясняет научный руководитель проекта, начальник Центра технологий ТПУ Роман Сурменев.

На фото: SEM-изображение нанотрубок из диоксида титана, покрытых кальций-фосфатом

 

Информация и фото предоставлены Пресс-службой Томского политехнического университета

#мымир #мир #молодежь 

#инициатива #развитие #СМИ 

#МИАМИР #молодежныеСМИ #позитив

#добро