Футболисты, лыжники, теннисисты - многие спортсмены опасаются разрыва крестовидной связки. При повреждении коленных связок, пострадавшему необходимо пройти операцию по восстановлению стабильности сустава. При хирургическом вмешательстве порванная связка заменяется фрагментом сухожилия ноги, который фиксируется к кости посредством интерференциального винта. Проблема состоит в том, что такие винты производятся из титана. Спустя какое-то время пациенту необходимо пройти дополнительную операцию по удалению этого материала.
Исследователи Фраунгоферовского Института промышленной инженерии и прикладных материалов Бремена поставили своей целью избавить пациентов с разрывом крестообразной связки и с другими костными повреждениями от этой дополнительной хирургической процедуры. С этой целью они разработали биологически совместимый и биодеградирующий винт. «Мы модифицировали биоматериалы таким образом, чтобы они могли быть сформированы в крепкие биологически активные и рассасывающиеся винты посредством специального способа литья под давлением (инжекционного формования)», - объясняет доктор Филипп Имгрунд (Philipp Imgrund), руководитель кафедры технологии биологического материала в Бременском институте. «В зависимости от состава, они рассасываются в течение 24 месяцев».
Саморассасывающиеся винты, сделанные из полимеров молочной кислоты, уже используются медицине, но у них есть один существенный недостаток: после их рассасывания в кости остаются дыры. Исследователи улучшили этот материал и разработали пластичный композит, сделанный из полимолочной кислоты и гидроксиапатита, керамики, которая является главной составляющей костного минерала. «Этот материал имеет бóльшую пропорцию гидроксиапатита и таким образом стимулирует образование полноценной костной ткани в трансплантате», говорит Имгрунд.
Инженеры исследовательского института Бремена разработали гранулированный материал из биологических материалов, которые поддаются точной формовке при использовании методов литья под давлением, избавляя от необходимости последующей обработки, такой как вальцевание. При изготовлении крепкого винта в процессе получения близкого к заданному профиля заготовки достигается комплексная геометрия. Свойства данного аналога оказываются близки к настоящей кости. Его прочность сжатия - более 130 Н на 1мм², в то время как настоящая кость может выдержать силу сопротивления сжатия от 130 до 180 Н. Более того, процесс литья под давлением имеет один положительный побочный эффект. Обычно, порошковая часть, полученная с помощью литья под давлением, должна быть сжата при очень высоких температурах, до 1400°С. «Для наших же композитных материалов нам необходимо только 140°С», говорит Имгрунд. В будущем инженеры планируют разрабатывать биологические трансплантаты с использованием этого энергосберегающего процесса.
