Российские физики придумали, как облегчить работу хирургов

Усовершенствовать основной медицинский материал с эффектом памяти формы смогли специалисты Национального исследовательского технологического университета «МИСиС» совместно с другими российскими учеными. По словам авторов, их разработка сильно облегчит работу хирургов и повысит качество терапии. Исследование опубликовано в журнале Polymers (https://www.mdpi.com/2073-4360/13/14/2367).

Полилактид — полимер, применяемый в хирургии для фиксации швов и других вспомогательных задач. Для него свойственны высокая биосовместимость и полная биоразлагаемость, так как он состоит из молекул молочной кислоты, играющей важную роль в обмене веществ. Производят его из дешевого растительного сырья с высоким содержанием сахаров.

Полилактид отличается ярко выраженным эффектом памяти формы (ЭПФ): после деформации он способен быстро принимать первоначальное состояние. Благодаря этому полимер, по словам ученых НИТУ «МИСиС», оптимально подходит для разработки самоустанавливающихся имплантатов. Их применяют для лечения дефектов в костях, не несущих опорную нагрузку.

Использование таких имплантатов позволит избежать трудоемкой подгонки к травмированному участку, что сильно облегчит работу хирурга и уменьшит время операции, объяснили ученые. Изделие требуемой формы можно сжать до удобных размеров и, поместив на место дефекта, нагреть — за счет ЭПФ имплантат сам примет нужное положение.

Полилактид, по словам ученых, обладает лишь одним заметным недостатком. Температура, при которой активируется эффект памяти формы (55-65 °C), слишком высока для работы с тканями человека. Специалисты НИТУ «МИСиС» разработали новый полимерный композит на основе полилактида, принимающий старую форму уже при температуре в 45 °C, что вполне допустимо при кратковременном воздействии на организм.

«Исследования самоустанавливающихся имплантатов проводят преимущественно на инертных полимерах, добиваясь нужной температуры активации ЭПФ за счёт химической сшивки полимеров и внесения дополнительных компонентов. Особенность нашей работы в том, что мы использовали только биосовместимые биоразлагаемые полимеры, добившись снижения температуры за счёт простых физических механизмов. Это обеспечивает снижение не только температуры, но и энергии активации», — объяснила инженер научного проекта НИТУ «МИСиС» Полина Жукова.

Новый материал представляет собой матрицу полилактида со сферическими включениями другого полимера, поликапролактона. Получают материал методом экструзии, то есть механическим перемешиванием в горячей камере. Специалисты НИТУ «МИСиС» полностью описали параметры ЭПФ, тепловые и механические характеристики нового композита.

В работе приняли участие ученые Российского государственного университета им. А. Н. Косыгина. В дальнейшем научный коллектив планирует повысить регенеративные способности материала за счёт добавок особой биоактивной керамики, а также разработать новые нетемпературные методы активации эффекта памяти формы.