Ученые Пермского Политехнического университета (ПНИПУ) разработали цифровую платформу, которая позволяет проектировать искусственные костные имплантаты с оптимальным сочетанием прочности и биосовместимости. Об этом сообщает пресс-службе ПНИПУ.
Как отмечается, костная ткань человека имеет сложную пористую структуру, обеспечивающую ей прочность и способность к регенерации. Однако при тяжелых травмах или опухолях самостоятельное восстановление кости невозможно, требуется имплантат. Создание таких конструкций остается сложной инженерной задачей: прочные модели часто плохо приживаются, а пористые — не выдерживают нагрузок.
Ученые предложили решение — «цифровой конструктор», который позволяет управлять геометрией и механическими свойствами имплантата на этапе моделирования.
Программа анализирует данные компьютерной томографии пациента и на их основе создает 3D-модель скаффолда — искусственного каркаса, максимально точно повторяющего структуру кости.
«Наш подход позволяет регулировать ключевые параметры имплантата — размер и форму пор, толщину перегородок, плотность материала. Это создает условия для прорастания сосудов и клеток и обеспечивает правильное распределение нагрузки», — заявил заведующий лабораторией «Механика биосовместимых материалов и устройств» ПНИПУ Михаил Ташкинов.
Данная технология решает основную проблему традиционных имплантатов — эффект стресс-экранирования, когда конструкция берет на себя всю нагрузку, а соседние участки кости постепенно атрофируются. Новый алгоритм позволяет избежать этого, точно воспроизводя природную микроархитектуру костной ткани.
«Использование стандартных промышленных компонентов и технологий 3D-печати делает метод экономически доступным. В перспективе он может существенно ускорить восстановление пациентов после тяжелых травм», — отметила старший научный сотрудник лаборатории Наталия Еленская.