В Приморье разработали биоактивные покрытия для имплантатов, ускоряющие заживление переломов
Финалист пятого сезона конкурса управленцев «Лидеры России» – флагманского проекта президентской платформы «Россия – страна возможностей», разработчик новых биосовместимых покрытий, кандидат химических наук Константинэ Надараиа вместе с командой молодых ученых из Института химии Дальневосточного отделения РАН создает биоактивные покрытия на 3D-имплантатах из титановых и магниевых материалов. Имплантаты вживляются пациентам при сложных переломах, в результате процесс выздоровления ускоряется в несколько раз, передает ДВ — РОСС.
Ученые впервые использовали титановые и магниевые имплантаты с покрытием, содержащим не просто кальций-фосфаты, но и биоактивные вещества – витамин К2 для ускорения процесса заживления, золедроновую кислоту для предотвращения разрушения костной ткани, а также антибиотик ванкомицин для борьбы с имплантат-ассоциированной инфекцией.
«Чтобы процесс выздоровления шел быстрее, пациенту вживляют магниевый имплантат, поры покрытия которого используются как контейнеры для доставки биоактивных веществ. Сверху они покрыты пленкой дофамина, который не только служит связующим веществом, но и способствует образованию центров кристаллизации гидроксиапатита – будущей костной ткани. В результате вокруг имплантата нарастает костная ткань, сам он постепенно растворяется», – пояснил лидер.
Разработка позволяет ускорить выздоровление пациентов, избежать возникающих осложнений, а также повышает вероятность положительного исхода при внедрении ортопедических имплантатов для пациентов с остеопорозом и остеосаркомой. Применение 3D-технологий дает возможность персонализировать имплантат под конкретного человека с учетом его анатомических особенностей, к тому же при изготовлении имплантатов используются не только титановые сплавы, но и магниевые – они ближе по механическим свойствам к кости и могут рассасываться в организме.
В Институте химии ДВО РАН работают над покрытиями для имплантатов с 2014 года. Но именно команда, в которую входил Константинэ Надараиа, будучи аспирантом первого года обучения, в 2015 году впервые решила попробовать использовать поры покрытий микронного диаметра в качестве контейнеров для доставки лекарств.
«Зачастую при создании покрытий для имплантатов в качестве веществ, ускоряющих рост костной ткани, рассматриваются витамин Д или факторы роста. Однако они имеют существенные недостатки при местном применении. Проводя исследования, мы выяснили, что витамин К2 – более подходящий кандидат в качестве остеоиндуктора. Более того, его применение в составе покрытий, тем более вместе с золедроновой кислотой, еще не рассматривалось. Добавили ванкомицин и получили более эффективный и дешевый вариант по сравнению с зарубежными аналогами покрытий для имплантатов», – рассказал Константинэ Надараиа.
Сейчас разработка проходит доклинические испытания, уже доказано отсутствие у имплантатов какой-либо токсичности.
«В этом году мы приступаем к исследованиям заживления перелома, в том числе и сложного остеопоретического, при помощи наших материалов. До начала in vivo испытаний мы прошли большой путь полного спектра физико-химических и биологических исследований, в том числе и клеточных работ», – добавил ученый.
Константинэ Надараиа – кандидат химических наук, доцент департамента ядерных технологий Дальневосточного федерального университета, старший научный сотрудник лаборатории композиционных покрытий биомедицинского назначения Института химии ДВО РАН. Автор более 150 научных публикаций, в том числе 11 патентов. В работе ему активно помогает супруга – Мария Надараиа. Вместе они также реализуют проект по разработке систем адресной доставки лекарственных веществ и созданию антирезорбтивных (подавляющих разрушение костной ткани) покрытий для имплантатов.
Работы проводятся в рамках гранта РНФ 22-73-10149 «Имплантационные материалы нового поколения с таргетной доставкой лекарственных веществ», в них принимают участие кандидат химических наук Игорь Имшинецкий, а также эксперт из Национального научного центра морской биологии им. А.В. Жирмунского Дальневосточного отделения РАН – кандидат биологических наук Игорь Манжуло и другие.
Конкурс управленцев «Лидеры России» проводится с 2017 года по поручению Президента Российской Федерации. По итогам пяти сезонов на участие в конкурсе подано более одного миллиона заявок со всей России и из 150 стран мира.
Дарья Гаврина
Ведущий специалист направления региональных коммуникаций