Регистрация / Вход
Прислать материал

Исследование и разработка комплексной технологии формирования развитой поверхности имплантов и протезов с использованием рекомбинантного белка и линейно-цепочного углерода.

Номер контракта: 14.574.21.0119

Руководитель: Митрошин Александр Николаевич

Должность: директор Медицинского института ФГОУ ВПО "ПГУ"

Организация: федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Пензенский государственный университет"
Организация докладчика: федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пензенский государственный университет"

Аннотация скачать
Постер скачать
Ключевые слова:
лазерная технология, развитая поверхность, рекомбинаный белок, линейно-цепочный углерод

Цель проекта:
Проект направлен на создание технологии формирования развитой поверхности имплантата и применении неорганического биоинертного покрытия и рекомбинантного костного морфогенетического белка-2 человека (ВМР-2), формирующего механически прочную связь с костной тканью. В результате, за счет разработанной технологии, должны быть созданы имплантаты, имеющие улучшенную биологическую совместимость. Целью реализуемого проекта является разработка технологий получения развитой поверхности протезов методом лазерной обработки поверхности, нанесения неорганического биоинертного покрытия и нанесения композитного материала на основе белково-минеральных компонентов, содержащих пролонгированную форму рекомбинантного костного морфогенетического белка-2 человека (ВМР-2), на биосовместимые импланты и протезы с развитой поверхностью.

Основные планируемые результаты проекта:
Предполагается, что проводимые теоретические и экспериментальные исследования позволят создать технологию изготовления развитой поверхности и нанесения композитного материала на основе белково-минеральных компонентов или неорганического биоинертного покрытия, позволяющую сократить сроки биоинтеграции (остеоинтеграции) имплантов и протезов в организме.
Разрабатываемые экспериментальные образцы имплантов и протезов с развитой поверхностью на внутрикостной части должны иметь: толщину покрытия до 600 мкм, размер пор до 20 мкм, адгезию покрытия к поверхности импланта и протеза не менее 27 МПа.
Тип покрытия - неорганическое биоинертное или композитный материал на основе белково-минеральных компонентов, содержащих пролонгированную форму рекомбинантного костного морфогенетического белка-2 человека (ВМР-2).
Толщина биосовместимой пленки линейно-цепочного углерода на поверхности имплантов и протезов 0,1…2000 нм.



Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции:
Конечным продуктом являются технология формирования развитой поверхности имплантов и протезов, способствующая формированию механически прочной связи их с костной тканью. Реализация проекта характеризуется комплексным подходом к процедуре формирования развитой поверхности с применением неорганического биоинертного покрытия и рекомбинантного костного морфогенетического белка человека.
Научная новизна проекта связана с применением лазерной технологии создания развитой поверхности. Положительный эффект достигается тем, что в имплантате на внешней стороне поверхности по всей поверхности внутрикостной части, с шагом L по ширине и длине нанесены отверстия в виде усеченного конуса, основание которых заглублено не менее чем на 40 мкм, причем отверстия выполнены лучом лазера путем поворота его на 360° под углом α к оси формируемого отверстия. При этом микрошероховатость поверхности формируется на всей поверхности имплантата. Лазерные технологии создания пористой структуры позволяют формировать практически однотипные по форме и расположению кратеры, что дает возможность оптимизировать размеры и формы кратеров для создания благоприятных условий процессу остеоинтеграции.
По сравнению с существующими методами создания развитой поверхности данная технология позволяет исключить случайную форму рельефа поверхности и существенный разброс его геометрических размеров. Это позволяет создать одинаковые условия для процесса остеоинтеграции на различных участках поверхности имплантата и как следствие к созданию однородной по качеству структуры сочленения костных фрагментов с имплантатом.
Нанесение на имплантаты линейно-цепочного углерода и композиционного материала способствует ускорению процессов регенерации костной ткани. Согласно результатам расширенной клинической апробации, остеоиндуктивность композиционных материалов, содержащих рекомбинантные rhВМР, равняется остеоиндуктивности аутологичного костного материала или превосходит ее.
Достижение заявленных результатов основано на создании теоретических основ и экспериментальных исследованиях образцов динамического эндопротеза межпозвонкового диска, тотального эндопротеза тазобедренного сустава, эндопротеза плечевого сустава и зубных имплантов. Проведение in vivo исследований по изучению биосовместимости и динамики остеоинтеграции экспериментальных образцов имплантов и протезов с нанесенным неорганическим биоинертным покрытием и композитным материалом на основе белково-минеральных компонентов позволит выбрать рациональные варианты технологических режимов формирования развитой поверхности с нанесением на имплантаты линейно-цепочного углерода и композиционного материала.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
Результаты выполнения работы предназначены для использования на предприятиях медицинской промышленности в производстве изделий медицинского назначения нового поколения для реконструктивной хирургии, травме суставов, нейрохирургии, стоматологии.
Нейрохирургия - протезирование межпозвонковых дисков на различных уровнях позвоночника как с сохранением функциональной мобильности позвоночника, так и с жесткой стабилизацией в оперируемом сегменте при дегенеративно-дистрофических заболеваниях (дегенерация дисков, грыжа дисков, повторное выпадение грыжи, центральный и латеральный стеноз, спондилез, дегенеративный спондилолистез, литический спондилолистез, псевдоартроз, диско-генная люмбалгия).
Травматология и ортопедия - протезирование крупных суставов при остеоартритах, остеоартрозах и ряда других заболеваниях.
Стоматология – дентальная имплантация.

Текущие результаты проекта:
Проведены теоретические и экспериментальные исследования лазерной технологии создания биосовместимых поверхностей пористой структуры имплантов и протезов с отработкой лабораторного технологического регламента получения развитой поверхности для следующих видов экспериментальных образцов:
- динамический эндопротез межпозвонкового диска;
- тотальный эндопротез тазобедренного сустава;
- эндопротез плечевого сустава;
- зубной имплант
Установлено, что при формировании развитой поверхности целесообразно применять методику газолазерной обработки. Она создает оптимальные условия для удаления из зоны воздействия лазера продуктов расплава и шлаков и позволяет формировать макропоры трапецеидальной, эллипсной и круглой форм и с требуемыми геометрическими размерами и размерами микропор от 5 до 14 мкм.