Учёные разработали инновационные биоматериалы для имплантов из новых сплавов и переработанной мочи

Учёные придумали, как превращать человеческую мочу в ценный материал для имплантатов Исследователи из США и Японии разработали «остеодрожжи» – модифицированные дрожжевые клетки, которые за счёт ферментативного расщепления мочевины и повышения pH аккумулируют и выделяют ионы кальция и фосфата, формируя кристаллы гидроксиапатита HAp . Этот минерал, основной компонент кости и зубов, широко используется в медицине имплантаты, зубные протезы , реставрации артефактов и даже в строительстве. Метод позволяет получать до 1 г гидроксиапатита из литра мочи менее чем за сутки с минимальными затратами, используя простые дрожжевые биореакторы по аналогии с пивоварением — технология легко масштабируется и подходит для развивающихся регионов. Помимо медицины, синтетический HAp может быть биоразлагаемой альтернативой пластику и строительным материалам. Учёные планируют применять платформу в 3D-печати и энергетике, создавая новые многофункциональные материалы. На фото: Снимки оптической микроскопии показывают клетки остеодрожжей. Контур вакуоли, клеточной органеллы, где кальций накапливается для образования гидроксиапатита, флуоресцирует красным цветом. Кальций внутри вакуоли флуоресцирует зелёным цветом. БиоТехнологии

Учёные нашли способ вдвое ускорить биодеградацию имплантатов на основе железа #Грани_РАН Сотрудники Института металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН совместно с коллегами показали, что кремний ускоряет растворение изделий из сплавов железа примерно в два раза. Это связано с тем, что при деформировании сплава в условиях повышенного давления кремний, добавленный в материал, способствовал изменению его фазового состава. «Наши данные потенциально позволят создать имплантаты нового поколения, которые будут обеспечивать стабильное восстановление кости после перелома. Преимуществом таких имплантатов будет их способность растворяться в теле пациентов без негативных последствий, благодаря чему не придется их извлекать после заживления травмы. В дальнейшем мы планируем провести детальное и всестороннее исследование биосовместимости полученных материалов: изучить их воздействие на жизнеспособность различных клеточных линий, а также оценить влияние имплантации изделий из разработанных сплавов на ткани, контактирующие с имплантатом, и внутренние органы у лабораторных животных», — рассказывает Ольга Рыбальченко, ведущий научный сотрудник лаборатории металловедения цветных и лёгких металлов им. академика А.А. Бочвара ИМЕТ РАН. Авторы надеются масштабировать разработку для получения прототипов изделий и проведения клинических исследований на крупных животных, например, собаках, а также на людях. Полученные материалы, по словам исследователей, представляют особый интерес для целей ортопедии, челюстно-лицевой ортопедии, онкологии, а также для ветеринарной практики.

Российские учёные создали уникальные ортопедические имплантаты для животных — с эффектом памяти формы Инженеры и биомедики из НИТУ МИСИС представили прототип новых ортопедических изделий для животных, которые помогут им восстановиться после тяжёлых операций на суставах. Разработка предназначена для артродеза — хирургического вмешательства, при котором сустав полностью фиксируется для избавления от хронической боли. Главное отличие новых конструкций — использование полимеров с эффектом памяти формы, которые «запоминают» нужный угол фиксации и со временем рассасываются в теле животного. Это значит, меньше осложнений, лучше восстановление и минимум инородных материалов в организме. Имплантаты созданы на 3D-принтере из биорезорбируемого полимера, усиленного гидроксиапатитом и диоксидом кремния. Эти добавки увеличивают прочность изделия и делают его более совместимым с костной тканью. Преимущество предлагаемого подхода — в создании индивидуализированных биоинженерных конструкций, чтобы минимизировать хромоту, обеспечить оптимальную сочетаемость неподвижных суставов и зафиксировать их в положении, необходимом для поддержания симметрии опорно-двигательного аппарата, — рассказала Наталья Анисимова, профессор Института биомедицинской инженерии НИТУ МИСИС. Учёные уже провели лабораторные испытания — живые клетки отлично приживаются на поверхности материала, а продукты его распада не токсичны. В ближайший год команда планирует перейти к испытаниям на животных и проверить, как конструкция ведёт себя внутри тела. «Доктор Питер». Доступно и достоверно о здоровье

В НИТУ МИСИС создали прототип имплантата из полимерного композита для стабильной фиксации сустава, который может со временем безопасно рассасываться в организме животного. Модели были созданы с помощью 3D-печати из биорезорбируемого полимера с эффектом памяти формы, усиленного минеральными наполнителями: гидроксиапатитом и диоксидом кремния. Такая комбинация улучшает прочность конструкции и ее совместимость с костной тканью. Материал имплантата рассасывается в теле пушистого пациента после имплантации под влиянием различных физиологически активных факторов. Дополнительная перемычка с эффектом памяти формы способствует точной фиксации сустава в анатомически корректном положении. Это позволяет избежать повторной операции, снизить нагрузку на организм и уменьшить риск развития инфекции. Фото: пресс-служба НИТУ МИСИС Подробнее на портале Научная Россия #животные #имплантаты

Российские ученые приблизились к созданию имлантатов нового поколения. Вживленные в тело сплавы будут помогать сращивать кости, а после – растворятся без вреда для организма. Открытие, которое поможет совершить прорыв в лечении травм, принадлежит ученым Института металлургии и материаловедения имени А.А. Байкова РАН. Они обнаружили, что сплавы из железа из него делают имплантаты, которые сначала вживляют, а затем при помощи операции извлекают могут растворяться быстрее, если при изготовлении – во время обработки – добавить кремний и воздействовать на них при помощи высокого давления. Опыты на храбрых лабораторных мышках показали, что образцы нового типа саморазрушаются быстрее – вместо 0,25 миллиметра в год сплав теряет в 2 раза больше. В итоге имплантат может раствориться за пару лет, и судя по анализу крови грызунов – не навредит организму. Поздравляю коллег и желаю им огромного терпения – впереди их ждет детальное и всестороннее исследование биосовместимости полученных материалов. А нас, возможно, новый этап в мире медицины, в том числе и спортивной.

Мочу переработали в материал для имплантов Учёные из Японии и США создали технологию превращения мочи в биосовместимый материал для зубных и костных имплантов. В основе метода — синтетические дрожжи, имитирующие работу остеобластов, клеток, формирующих костную ткань. Дрожжи расщепляют мочевину, повышая кислотность, что запускает накопление кальция и фосфатов. Внутри клеток образуется гидроксиапатит — ключевой компонент костей. Весь процесс занимает менее суток, а из литра мочи получают до грамма материала. Технология дешёвая и легко масштабируется: дрожжи можно выращивать в больших резервуарах, как на пивоварнях. Полученный материал прочный и лёгкий, поэтому подходит не только для медицины, но и для реставрации. В будущем он может заменить пластик. Сейчас разработчики работают над совмещением метода с 3D-печатью для создания строительных элементов.

Сибирские ученые создали костные имплантаты из отходов. Ученые Сибирского федерального университета создали собственный цикл производства биополимера, позволяющего создавать медицинские имплантаты из доступного местного сырья. Уникальность технологии заключается в возможности использования в качестве питания для бактерий любых органических отходов, содержащих углерод, например, отработанный фритюрный жир и отходы рыбопереработки, требующие от производителей дорогостоящей утилизации. В отличие от большинства компаний, которые закупают готовые филаменты зарубежного производства, мы самостоятельно производим экструзионную нить, что позволяет варьировать ее свойства под различные потребности. Все используемые компоненты от бактериальных штаммов до оборудования российского производства — Алексей Дудаев, ассистент базовой кафедры биотехнологии и кафедры медицинской биологии СФУ. Нужная деталь печатается на 3D-принтере из биополимерной нити и помещается в место перелома. Технология позволяет удешевить производство примерно на 50 процентов, поскольку использует бесплатные отходы вместо дорогих субстратов. При этом, по словам ученых, качество получаемого полимера не уступает зарубежным аналогам #наука #отходы

Отечественные учёные разработали новый сплав медицинского назначения. Изготовленные из него имплантаты бесследно рассасываются в организме за срок в один или два года. Секрет исчезающего сплава, созданного специалистами ИМЕТ РАН и их коллегами из других исследовательских центров, заключается в добавленном к железу кремнии и использовании высокого давления при обработке. В результате металл приобретает мартенситовую структуру, чем и объясняется его необычная способность, объяснили в НИТУ МИСИС. В последние годы такие биорезорбируемые имплантаты становятся всё актуальнее, поскольку не требуют проведения повторной операции для своего извлечения и заметно сокращают период восстановления и нетрудоспособности пациента. Подробнее от этой работе читайте на сайте Наука.рф #Десятилетиенауки

​ Сибирские учёные создали костные имплантаты из отходов рыбопереработки. Создавать из отходов пищевого производства, например, рыбопереработки, отечественные каркасы для восстановления костей научились специалисты СФУ, снизив зависимость от импорта сырья и добившись более низкой себестоимости в сравнении с аналогами. Об этом сообщили в пресс-службе вуза. В современной медицине при тяжелых переломах, сопровождающихся раздроблением и потерей участков кости, используются специальные биосовместмые каркасы скаффолды , которые помогают восстановить поврежденную ткань. В большинстве существующих в России разработок в этой области используются дорогостоящие зарубежные материалы, рассказали исследователи Сибирского федерального университета СФУ . Для решения этой проблемы ученые вуза создали собственный цикл производства биополимера, позволяющего создавать медицинские имплантаты из доступного местного сырья. Основу имплантата составляют полигидроксиалканоаты ПГА — биополимеры, которые производятся специальными бактериями. Уникальность технологии СФУ заключается в возможности использования в качестве питания для бактерий любых органических отходов, содержащих углерод, например, отработанный фритюрный жир и отходы рыбопереработки, требующие от производителей дорогостоящей утилизации.

Исчезает без следа: в России создали медицинский сплав, который рассасывается в теле Российские учёные из НИТУ МИСИС представили биоразлагаемый железосодержащий сплав, который полностью исчезает в организме за 1–2 года. Сплав пригодится в медицине — в первую очередь в ортопедии, онкологии и ветеринарии. Он подходит для создания временных имплантатов, которые поддерживают кости или ткани в период заживления. Как это работает? Разработчики добавили в железо марганец и кремний, а затем обработали полученный сплав под давлением, в 60 000 раз превышающим атмосферное. Такие условия вызвали мартенситное превращение — эффект, при котором атомы смещаются синхронно, усиливая внутренние напряжения. В итоге сплав стал растворяться вдвое быстрее. [ цифровой океан ]