Посуда, сантехника, облицовочная плитка, предметы искусства, полупроводники – вот знакомые всем сферы применения керамики. Но есть еще одна крайне востребованная отрасль, где без керамики сегодня не обойтись – это медицина. Биосовместимая керамика применяется в хирургии, стоматологии, ортопедии, травматологии. Такие биокерамические имплантаты выпускает Центральный научно-исследовательский институт автоматики и гидравлики холдинга «Высокоточные комплексы». О том, как искусственные материалы становятся родными и какую пользу приносят людям – в нашем материале.
Керамические кости
Идея замещения утраченных частей тела не нова – первые протезы рук, ног, пальцев известны еще со времен Древнего Египта. Однако, когда медики столкнулись с необходимостью эндопротезирования и имплантации, возник вопрос биосовместимости используемых материалов.
В 1920-30-е годы в хирургии для изготовления имплантатов применялись устойчивые к коррозии металлы, но они часто отторгались организмом. И только в конце 1960-х годов ученые обратили внимание, что некоторые виды стекла и керамики обладают высокой биосовместимостью. Они инертны в организме или даже могут стимулировать рост костной ткани и со временем замещаться ей – такие материалы называются биоактивными. Прорывом стало применение кальцийфосфатных материалов, таких как гидроксиапатит, которые имеют схожий с костной тканью химический состав и биологически совместимы с ней.
Разработка остеопластических материалов, пригодных для замещения дефектов костной ткани, остается одной из актуальных совместных задач для материаловедов и хирургов, специализирующихся на проведении реконструктивно-восстановительных костнопластических операций в различных областях хирургии.
Проблема, которая стоит перед материаловедами, заключается в том, чтобы из живой кости и искусственного материала получить единый функциональный блок. Принципиально новым подходом при этом является то, что имплантат должен не только восстановить утраченную биологическую целостность кости, но и выступить в качестве каркаса вновь формируемой костной ткани. В этой связи имплантат с точки зрения размеров, массы, формы, поровой структуры, физико-механических и биологических свойств должен обеспечить благоприятные условия для регенерации кости.
Имплантаты от ОПК
Одним из немногих отечественных предприятий, занимающихся разработкой, выпуском и внедрением в клиническую практику кальцийфосфатных имплантационных материалов для замещения дефектов и устранения деформаций костной ткани в нейрохирургии, травматологии, челюстно-лицевой хирургии и хирургической стоматологии, является Центральный научно-исследовательский институт автоматики и гидравлики (ЦНИИАГ) − предприятие оборонно-промышленного комплекса, входящее в состав холдинга «Высокоточные комплексы» Ростеха. Для этих целей на предприятии была специально создана лаборатория, где разработан широкий спектр материалов в виде гранул, пластин и блоков для замещения дефектов костной ткани.
Имплантационные изделия, разработанные и изготовленные в лаборатории ЦНИИАГ, представляют собой спеченные кальцийфосфатные композиционные материалы с шероховатой поверхностью и развитой ячеисто-канальной поровой структурой. Такая структура обеспечивает пропитывание материала тканевой жидкостью с последующим врастанием костной ткани в имплантат.
Специалисты ЦНИИАГ разработали два вида биокерамических изделий − «БКС» и «НИС-НХ-Р». Биокерамика «БКС» в виде блоков, пластин, гранул и порошков различной дисперсности применяется для замещения дефектов костных тканей в травматологии, челюстно-лицевой хирургии и хирургической стоматологии. В течение года после операции проходит процесс отсеогенеза, и биокерамические имплантаты срастаются с костной тканью организма, что можно наблюдать с помощью рентгенографии.
Совместно с МОНИКИ им. М.Ф. Владимирского также был разработан набор пластинчатых, эллиптических и цилиндрических имплантатов «НИС-НХ-Р», который применяется для лечения пациентов с анатомическими нарушениями целостности костей черепа, а также имеющих деформации шейного отдела позвоночника. Как и в случае «БКС», эти имплантаты обладают пористой структурой, что обеспечивает срастание с костной тканью на поверхности и в глубине материала. Клиническая практика показывает, что применение «НИС-НХ-Р» сокращает время жесткой наружной иммобилизации (обездвиживания) пациентов с 6-8 до 2-3 месяцев по сравнению с операциями, где применяются донорские костные ткани.
Сегодня в ЦНИИАГ готовится к регистрации новое имплантационное изделие «Бикафор» − гранулы округлой формы, полученные в результате термохимической обработки минерального матрикса костей животных. В составе материала присутствуют биосовместимые минералы. Как и другие медицинские разработки института, «Бикафор» благодаря своей высокой пористости обладает остеокондуктивными свойствами. Гранулы могут применяться для устранения доброкачественных новообразований и при переломах костей.
Выпускаемые ЦНИИАГ биокерамические имплантаты не уступают по качеству зарубежным аналогам, а по некоторым параметрам, в том числе и по стоимости, превосходят их. Разработка предприятия Ростеха уже помогла тысячам пациентов восстановить здоровье и в короткие сроки вернуться к активной жизни.
