Ученые Пермского Политеха и Университета Лафборо приступили к исследованиям, которые направлены на создание уникальных биосовместимых имплантатов «нового поколения». Руководителем научной группы стал профессор Университета Лафборо, ведущий ученый мирового уровня Вадим Зильбершмидт. Развивать проект исследователи планируют на средства гранта Правительства РФ. Федеральная поддержка составила 90 млн рублей и продлится 3 года.
В рамках проекта в Пермском Политехе создадут лабораторию мирового уровня, где исследователи будут изучать механику биосовместимых материалов и устройств. Оптимальная структура и состав материалов позволят создавать уникальные имплантаты, «похожие» на живые ткани человека. Научную группу возглавил ученый мирового уровня в области прикладной математики и механики, член Европейского механического общества (EUROMECH), Международной ассоциации по вычислительной механике и Американского общества инженеров-механиков (ASME) Вадим Зильбершмидт.
Ученые также планируют сотрудничество с Университетом Сарагосы (Испания), Венским техническим университетом (Австрия), Университетом Лестера (Соединенное Королевство) и Политехническим университетом Милана (Италия).
— Сейчас биомедицина переходит к решениям, направленным на потребности конкретных пациентов. Разработка биосовместимых изделий и устройств — одно из перспективных направлений в этой сфере. Такие имплантаты должны максимально «повторять» внутреннюю структуру и биологические функции живых тканей, обеспечивать необходимую прочность и не отторгаться. Цель нашего проекта — создать для этих изделий материалы с оптимальными свойствами и структурой и изучить их «поведение» после вживления, — рассказывает профессор механики материалов Школы механики, электротехники и машиностроения им. Вольфсона Университета Лафборо, выпускник Пермского Политеха Вадим Зильбершмидт.
Биосовместимые имплантаты «нового поколения» сегодня востребованы во многих областях медицины: травматологии, ортопедии, хирургии, нейро- и кардиохирургии, тканевом инжиниринге и эндопротезировании. Например, к ним относятся скаффолды — временные «каркасы» для восстановления тканей, которые потом рассасываются, и стенты — трубки для расширения артерий при атеросклерозе.
— С помощью 3D-печати можно получить инновационные изделия с уникальными свойствами, которых не обеспечивают природные материалы. Аддитивные технологии позволяют создать сложные конструкции различных форм и строения, «воспроизводя» структуру органов человека. Материалы обеспечат эффективное врастание тканей при временных имплантатах: живые клетки будут воспринимать изделия как «домики» и «обживать» их. В случае же постоянных имплантатов, которые устанавливают на длительный срок, материалы должны быть достаточно прочными, — поясняет ученый.
По словам исследователя, технология 4D-печати позволяет разработать биоматериалы для изделий, которые изменяют форму внутри тела. С их помощью можно восстановить мышечные, костные и сердечно-сосудистые ткани или создать детские имплантаты, которые будут расти вместе с пациентом.
Российские и британские исследователи изучат поведение и свойства биоматериалов, созданных с помощью аддитивных технологий. Они оптимизируют их структуру и свойства, чтобы эффективно «приспособить» имплантаты к окружающей среде. Ученые исследуют процессы разрушения материалов и роста тканей в биологической среде. Как взаимодействуют живая и неживая ткань при вживлении, они узнают с помощью «цифровых двойников». Чтобы отслеживать состояние имплантата в организме после установки, его оснастят оптоволоконными датчиками.
Для справки
Совет по грантам Правительства РФ определил 43 лучших проекта из 465 заявок вузов и научных организаций России. Они будут реализованы под руководством ведущих ученых из 20 стран мира. Новые лаборатории откроют в 14 регионах страны.