Материалы с более высоким показателем биосовместимости для костных имплантатов на основе фосфатной керамики с добавками стронция разработали ученые химфака МГУ с коллегами, 9 февраля сообщает пресс-служба университета.

Результаты исследований ученые представили в статье «Керамика из замещенного стронцием ?-трикальцийфосфата: физико-химические свойства и цитосовместимость», опубликованной в журнале Molecules.

Основной вывод, который делают авторы проделанной работы, в том, что содержащие стронций фосфатные костные имплантаты приживаются лучше. Полученные данные исследований вкупе с разработанной методикой изучения биологических свойств фосфатов позволят создавать материалы с высоким показателем биосовместимости.

Фосфаты служат основой костной ткани человека. К несчастью, все виды живых тканей, в том числе и костная, могут образовывать злокачественные новообразования, причем рак костей (остеосаркома) является одним из самых агрессивных заболеваний. Он быстро развивается и быстро дает метастазы.

При лечении остеосаркомы необходимо обязательное удаление пораженного участка кости, который бывает необходимо заменить имплантатом, в том числе из фосфатной керамики. Однако при всей определенной биосовместимости имплантатов возможно отторжение протеза организмом, что приносит пациенту и врачам дополнительные трудности.

Чтобы понизить риск отторжения имплантатов, исследователи ищут способы повысить их биосовместимость. В настоящее время керамика на основе разных форм фосфатов кальция считается лучшим материалом для имплантатов из-за ее близости по структуре с натуральной костной тканью и нетоксичности.

Фосфаты в организме человека принадлежат в основном к двум структурным типам: это гидроксиапатит и витлокит. Один из авторов работы, доцент кафедры химической технологии и новых материалов химфака МГУ к. х. н. Дина Дейнеко рассказала:

«Мы стали изучать материалы на основе витлокита, потому что он лучше растворим по сравнению с гидроксиапатитом, и именно это свойство позволяет добиться формирования новой костной ткани в приемлемое время. При этом мы хотели не только свести к минимуму отторжение материалов организмом, но и наделить имплантаты другими способностями: стимулировать деление клеток, улучшать дальнейшее заживление пораженного участка, оказывать антибактериальное действие».

С этой целью научная группа вводила в исходный материал ионы стронция в разных пропорциях. Результатом серии экспериментов стало получение усовершенствованного материала для имплантатов и разработанный новый подход к исследованию биологических свойств этого класса соединений.

«Отличие нашей группы от огромного количества других ученых, которые занимаются этой темой (в том числе за рубежом) — подход к исследованию биологических свойств. Мы уделяем очень большое внимание структуре и ее влиянию на свойства конечного материала. Это не просто перебор концентраций и ионов, как часто делают сейчас в литературе, а интерпретация свойств образца с точки зрения кристаллохимии», — подчеркнула Дина Дейнеко.

В научную группу входят ученые разных профилей. Так, биологи предлагают идею для синтеза, а химики синтезируют соединения и совместно с биологами исследуют их с помощью различных методов анализа, определяя влияние модификации структуры на биологические свойства материала.

«На сегодня все гипотезы о биологических свойствах мы подтвердили опытами in vivo на образцах клеток остеобластов и остеосаркомы», — подтвердила успех группы Дейнеко.

В дальнейших планах исследователей продолжение экспериментов с другими ионами и их различными сочетаниями — они надеются получить комбинированный эффект для улучшения свойств имплантата. Одну из главных целей ученые видят в достижении выраженного антибактериального эффекта, который снизит риск возникновения имплант-ассоциированной инфекции.