В Курчатовском институте разработали биоразлагаемые имплантаты для лечения позвоночника

Инициатором проекта стал Российский научный центр хирургии им. академика Петровского: практикующие хирурги обратились к ученым НИЦ «Курчатовский институт» с идеей создания биодеградируемого кейджа.

Кейдж — ​это особая конструкция, которую устанавливают в пространство между позвонками для лечения остеохондроза и грыж. Устройство помогает срастить костную ткань и обеспечить стабильность соединения. «При остеохондрозе происходит дегенерация межпозвонковых дисков, и первое, от чего страдает пациент, — ​снижение их высоты и некоторое выпячивание пульпозного ядра. Это приводит к сдавливанию спинного мозга и вызывает боли, онемение, дисфункцию конечностей», — ​поясняет один из авторов исследования, начальник лаборатории полимерных материалов Никита Седуш.

Для исправления патологии хирурги проводят операции по сращиванию двух соседних позвонков с использованием имплантатов. Вставные конструкции помогают восстановить оптимальное расстояние между дисками, достигнуть анатомически правильной высоты и обеспечить срастание двух соседних позвонков.

«Сейчас в практике активно применяют имплантаты из металлов, керамики, полимеров, но со временем у пациента зачастую возникают осложнения, связанные с тем, что конструкция остается в организме навсегда, — ​рассказывает Никита Седуш. — ​Это может вызывать боль и дискомфорт. Кроме того, нередки случаи приобретения новых болезней, связанных с адаптацией костей к новым условиям. Биологическая ткань гораздо мягче металлических конструкций, которые берут на себя роль армирующих элементов. В связи с этим из-за нехватки нагрузки кость начинает разрушаться, а вокруг вживленного изделия образуются поры, что может привести к остеолизу, псевдоартрозу и неполному сращению тканей».

Использование биодеградируемых кейджей позволит аналогичным образом соединить позвонки, а после выполнения своей функции изделие полностью рассосется. Еще один плюс инновации — ​она не будет искажать результаты магнитно-резонансной томографии, в то время как конструкции из титана и других металлов вызывают сбои при получении показателей.

«Одной из основных задач нашего проекта стал выбор полимера с такой молекулярной структурой, которая, с одной стороны, сможет обеспечить необходимую прочность и не сломается раньше времени, а с другой — ​разложится в течение года, — отмечает Никита Седуш. — ​Именно такой срок нам указали практикующие хирурги в медико-техническом задании. В итоге мы решили использовать полимеры из класса биоразлагаемых полиэфиров на основе молочной кислоты — ​естественного метаболита в человеческом организме».

Ученые исследовательского центра поставили перед собой задачу создания конструкции, обладающей высокой прочностью и одновременно пористостью для прорастания костной ткани. Пористая часть изделия станет специальным «мостиком», по которому будут срастаться два позвоночных диска.

Для подбора оптимальной конструкции ученые Курчатовского института объединили усилия с выпускниками Московского государственного технического университета им. Баумана и получили рабочую модель.

Образец полимерного кейджа уже прошел виртуальные испытания с применением конечно-­элементных методов анализа, а также натурные тесты на устойчивость к нагрузкам. Результат впечатлил — ​конструкция без проблем выдерживает 500 кг.

«В ближайшее время у нас запланированы испытания на баранах: после операции мы будем следить за животными как минимум год, именно столько занимает деградация кейджа. Я думаю, что к концу 2025 года сможем получить регистрационное удостоверение на медицинское изделие», — ​говорит Никита Седуш.