Cибирские учёные используют материалы с памятью формы для эффективной хирургии

Появление никелид-титановых имплантатов стало революционным шагом в хирургии. Несмотря на искусственный синтез, они оказались во много раз лучше изделий из биологических материалов, а также других имплантатов на металлической основе.

Международный коллектив исследователей из России и Южной Кореи при участии учёных Красноярского научного центра Сибирского отделения РАН сделал обзор последних достижений в области использования этого сплава с памятью формы. Отмечается, что за последние несколько лет сибирские исследователи запатентовали более ста способов применения никелида титана в медицинской практике.

Очень часто при хирургических вмешательствах медикам приходится восстанавливать или изменять форму костных и других тканей пациента, используя разные материалы. Их подразделяют на биологические (трансплантационные) и искусственные (имплантационные).

Долгие годы считалось, что биологические материалы более пригодны для медицинских целей. Однако их применение не лишено недостатков. Часто их получают из тканей пациента. При этом ему наносится ещё одна операционная травма.

При таком подходе невозможно также создать трансплантационные изделия заданной формы. Другой вариант - трансплантаты из мёртвых, "чужих" тканей. Однако организм пациента может отторгать их.

Революция в хирургии произошла с появлением искусственных имплантатов и применением металлических материалов с памятью формы. К таким относятся имплантаты на основе никелида титана. Обычные титановые материалы - жёсткие. Титан в двадцать раз менее эластичен, чем костная ткань, на место которой его устанавливают, и не может обеспечить нужную эластичность заменённых частей организма.

Дело в том, что в организме на имплантаты постоянно идёт нагрузка, к которой они должны подстраиваться. Если они недостаточно эластичны, то будут отторгаться, поскольку организм "понимает", что установленный материал функционирует неверно.

Никелид титана деформируется и восстанавливается в исходную форму при нагрузке и разгрузке. Изделия из него не отторгаются ещё и потому, что не вступают в химические реакции с биологическими жидкостями человека. Важно, что для получения таких изделий пациенту не нужно наносить дополнительную травму. Также этот материал способствует росту собственной ткани пациента на месте повреждения.

В критическом обзоре, который опубликован в журнале Materials, учёные указали, что никелид титана выдерживает многочисленные последовательные деформации и при этом сохраняет свою целостность. Исследователи отмечают, что костная ткань ведёт себя аналогичным образом.

Данный материал переносит большую часть физических нагрузок через перераспределяемое гидростатическое давление, как это делает губчатая костная ткань. Такой эффект важен при замене бедренных, большеберцовых костей и поясничных позвонков, поскольку именно на них приходится высокое напряжение.

За последние годы учёные из нескольких сибирских городов, в том числе из Красноярского научного центра СО РАН, зарегистрировали более 60 патентов по созданию различных изделий на основе этого материала. Особенность имплантатов из никелида титана, в том, что их форма может быть любой, она учитывает индивидуальные особенности пациентов.

Сибирские медики предлагают использовать этот материал в стоматологии, травматологии, остеопластике, челюстной и сосудистой, реконструктивной, косметической хирургии, для устранения врождённых расщелин, грыж передней брюшной стенки и многого другого. Ограничений в его хирургическом использовании нет, как нет и физических стеснений в жизни пациентов с такими имплантатами.

- Материал может взаимодействовать с различными биологическими тканями. Из него изготавливаются имплантаты разной структуры: монолитные, пористые, тканевые или сетчатые. По мере необходимости три последних можно проращивать органотипичными тканями. Это делает хирургию наиболее эффективной,- поясняет доктор медицинских наук, профессор, ведущий научный сотрудник Института медицинских проблем Севера Андрей Радкевич.

В одном из последних патентов учёные из Томска и Красноярска предложили новый способ применения изделий из материала с памятью формы. Он должен облегчить лечение больных с несращениями и ложными суставами длинных трубчатых костей. В таких случаях у пациентов нарушается непрерывность кости и возникает подвижность на тех участках, где её быть не должно.

Это приводит к анатомическим и функциональным нарушениям, к примеру, недостаточности кровообращения в конечности, рубцеванию мягких тканей, ограничению подвижности, деформации или укорочению повреждённой кости.

Такая проблема возникает примерно в каждом десятом случае при переломах трубчатых костей.

Способы костной пластики для устранения этого дефекта, которые применялись ранее, были недостаточно результативны. Учёные предложили использовать для этих целей пористые проницаемые имплантаты, в том числе в гранулированном виде, фиксирующие конструкции, а также сетчатые имплантаты, изготовленные из никелида титана.

Исследователи отмечают, что совершенствование способа лечения за счёт использования материалов с памятью формы значительно повысит эффективность реабилитации.

Исключительные свойства делают материалы с памятью формы перспективными для использования в различных отраслях медицины. Их применение зависит непосредственно от целей и задач проводимых реабилитационных мероприятий, в соответствии с которыми материалы из никелида титана могут трансформироваться под нужды хирургов и пациентов.

Мария БАЙКАЛОВА,

специалист по связям с общественностью Красноярского научного центра.

Красноярск.