Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка биоинспирированных наноструктурных функционально-ориентированных материалов, адаптированных к технологии прототипирования, для замещения костно-хрящевых дефектов.

Докладчик: Сергеева Наталья Сергеевна

Должность: руководитель отделения, профессор, доктор биологических наук

Цель проекта:
Восстановление дефектов костной ткани является актуальной медицинской и социальной проблемой. Социальная значимость этой проблемы обусловлена, распространенностью патологических состояний костной ткани, возникающих, в частности, в результате травм, опухолевого (первичного и метастатического) поражения, дегенеративных возрастных изменений (остеопороз, заболевания суставов), пороков развития, а с другой стороны - со старением населения в целом. Лечение и реабилитация таких пациентов с патологией костной ткани сопряжены с огромными затратами для системы здравоохранения. Это справедливо и для больных с патологическими переломами костной ткани при онкологических заболеваниях. Реабилитация этой категории пациентов возможна лишь при достижении структурной и функциональной целостности костной ткани, что требует использования при хирургических вмешательствах адекватных остеопластических материалов, в т.ч. способных осуществлять адресную доставку лекарственных средств. Цель настоящего научного исследования - разработка метода создания универсальной трехмерной нанобиоконструкции из биосовместимых материалов нового поколения на уровне мировых разработок для придания требуемых свойств биологическим системам, способствующего развитию биологии и медицины.

Основные планируемые результаты проекта:
Будут получены данные, достаточные для разработки технологии производства принципиально новых
материалов медицинского назначения – биоинспирированных наноструктурных функционально-
ориентированных материалов для замещения костно-хрящевых дефектов, адаптированных к технологии
прототипирования.
Результаты разработок по теме предлагаемого проекта позволят существенно расширить номенклатуру
материалов медицинского назначения, предназначенных для замещения костно-хрящевых дефектов и
регенерации тканей, в дополнение к зарубежным аналогам. Произойдет наработка научно-технического
задела в области технологии широкого спектра материалов медицинского назначения, который будет
использован в дальнейшем для проведения ОКР и создания производства.
Степень достаточности объема ожидаемых результатов ПНИ в конкурсном предложении в целях
безусловного выполнения всего комплекса ПНИ по предмету конкурса «Технологии получения и
обработки функциональных наноматериалов» заключается в следующем:
- постановка подобной комплексной проблемы предлагается впервые;
- работа носит междисциплинарный характер;
- впервые будут изучены системы на основе биоинспирированных наноструктурных функционально-
ориентированных материалов, адаптированных к технологии прототипирования с регулируемой 3-х
мерной структурой и проведены их биологические испытания.
- подобные коммерческие продукты на рынке отсутствуют; стоимость ближайших импортных аналогов
(материалы на основе фосфатов кальция) в десятки-сотни раз превосходит себестоимость разрабатываемой
продукции;
- в развитие базовых исследований и разработок реальна организация производства материалов на базе
исполнителей проекта с последующей коммерциализацией; - имеются потенциальные заказчики -
потребители разрабатываемой продукции.
Социально-экономический эффект использования продукции, созданной на основе результатов данного
исследования, определяется созданием принципиально новой продукции биомедицинского назначения,
улучшением потребительских свойств существующей продукции (оптимизированные остеопластические
свойства) и совершенствованием технологических процессов (разработка новых биоинспирированных
наноструктурных материалов, предназначенных для имплантации /инженерии костной ткани и доставки
антибиотиков, противоопухолевых препаратов, коктейля факторов роста в место дефекта.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
Разрабатываемые специализированные устройства на основе биоинспирированных наноструктурных функционально-ориентированных материалов, полученных с использованием технологии прототипирования, предназначены для использования в ортопедии, травматологии, онкологии, челюстно-лицевой хирургии для реконструкции костных дефектов с целью формирования органотипически зрелой костной ткани путем регулирования процессов гистогенеза, ремоделирования и для доставки в область дефекта антибиотиков, противоопухолевых препаратов, коктейля факторов роста.
Результаты исследований, проведенных в рамках данного проекта, будут служить базой для постановки ОКР, связанных с реализацией предложенных в проекте оригинальных научно-технических решений. Проект направлен как на генерацию новых фундаментальных знаний, так и разработку практических приложений в области биоматериалов. К практико-ориентированным результатам можно отнести: технологию прототипирования для создания новых биоинспирированных наноструктурных материалов для использования в медицине.

Текущие результаты проекта:
Проведен аналитический обзор литературных источников, на основании которого выбраны направления исследований и обоснованы методы и способы решения поставленных в проекте задач.
Проведены экспериментальные исследования поверхностной химической модификации неорганической составляющей (фосфаты кальция) будущих композиционных материалов с использованием жидкостей, имитирующих жидкости организма, и исследованы процессы формирования их микроструктуры.
Проведены сравнительные исследования структуры, фазового состава, механических свойств и растворимости композиционных материалов на основе альгинат - фосфат кальция в широком интервале составов.
В экспериментах in vitro на моделе двух перевивных клеточных линий (иммортализованные фибробласты человека, клон 1608hTERT; остеосаркома MG63) с помощью МТТ-теста проведены исследования цитосовместимости (оценка наличия/отсутствия острой цитотоксичности, 24 часа инкубации, и матриксных свойств поверхности, 1, 3, 7, 10, 14, 21 суток культивирования) линейки образцов композиционных материалов в системе альгинат-фосфат кальция и отобраны наиболее перспективные нетоксичные образцы композиционных биоматериалов с матриксными (для клеток) свойствами поверхности для проведения второго этапа проекта.