Томский политехнический университет (ТПУ) продемонстрировал уникальные достижения в биомедицинской инженерии, реализовав полный производственный цикл биоразлагаемых костных имплантатов при помощи программы Минобрнауки России «Приоритет-2030» и национального проекта «Молодёжь и дети». Эта программа охватывает путь от разработки инновационного материала для 3D-печати до создания финальных изделий и усовершенствования их поверхности. Технология уже защищена патентом и проходит эффективную апробацию в НМИЦ травматологии и ортопедии им. академика Г.А. Илизарова, обеспечивая значительный прорыв в сокращении сроков лечения пациентов с костными травмами.
Компетенции научного коллектива ТПУ
Главная задача, решённая коллективом учёных лаборатории плазменных гибридных систем НОЦ Б.П. Вейнберга ТПУ, — производство индивидуализированных биорезорбируемых 3D-имплантатов с оптимизированной поверхностью. Перед учёными стояла сложнейшая задача: создать устройства по индивидуальному “лекалу” пациента, что позволяет качественно замещать даже объемные костные дефекты. Благодаря междисциплинарному подходу и объединённым усилиям специалистов в области материаловедения, физики и медицины, была создана технология полного производственного цикла: от синтеза материала до 3D-печати и детальной постобработки изделий для повышения их биосовместимости.
От сырья до готового имплантата: современный инновационный процесс
Последние десять лет наблюдается устойчивый рост научного и практического интереса к биорезорбируемым полимерам: поликапролактону, лактид-ко-гликолиду и аналогичным материалам. Первые научные опыты сотрудников ТПУ были связаны с полимолочной кислотой, и уже тогда стало очевидно, что эти материалы обладают огромным потенциалом для регенеративной медицины. Позднее фокус сместился на поликапролактон — материал, идеальный для создания биоактивных имплантатов, используемых в костной хирургии.
Для создания таких биоматериалов учёные насытили поликапролактон микродисперсными фосфатами кальция, что позволило получить особый порошок. Из этого порошка впоследствии с помощью экструдера производился филамент для 3D-печати. Тот же материал подходит для изготовления стандартных имплантатов — например, интрамедуллярных спиц, применяемых в остеосинтезе длинных костей. Модифицированные поверхности и добавленная биологическая активность позволяют создавать как универсальные, так и полностью персонализированные изделия, обогащённые гидроксиапатитом. Таким образом специалисты ТПУ замкнули полный производственный цикл — от разработки материала до создания и модификации готовых изделий.
Эффективность и перспективы применения
На основе проведённых клинических и производственных экспериментов успешно доказано: новые биоразлагаемые имплантаты значительно ускоряют восстановление костных тканей, сокращая стандартные сроки заживления в среднем в 2–4 раза. Медицинские учреждения, применяющие инновационные разработки ТПУ, уже помогли десяткам пациентов восстановиться после тяжёлых травм без осложнений и побочных эффектов. Высокий интерес к передовой технологии проявляют и ведомственные структуры — Министерство обороны РФ, включая Главный военный клинический госпиталь имени Н.Н. Бурденко, а также другие крупные военные госпитали страны. Это свидетельствует о настоящем спросе на отечественные решения в отрасли травматологии и ортопедии.
Клиническое применение и преимущественные направления
Перспективы внедрения биоразлагаемых имплантатов охватывают широкий диапазон задач современной медицины. Среди наиважнейших применений — замещение крупных и сегментарных дефектов длинных и плоских костей, восстановление костей при дистракционном остеосинтезе (удлинение и коррекция скелетных аномалий), а также реконструкция альвеолярного отростка челюсти, что особенно актуально в стоматологической хирургии и челюстно-лицевой травматологии. К числу преимуществ российской технологии относятся высокая биосовместимость, минимизация рисков осложнений, индивидуализация под конкретного пациента и отсутствие необходимости последующих операций по удалению изделия: материал самостоятельно рассасывается по мере восстановления ткани.
Роль научно-образовательного сотрудничества и планы развития
Разработка полного цикла биоразлагаемых костных имплантатов стала возможной благодаря тесному взаимодействию ведущих научных коллективов, поддержке государственного сектора и активному внедрению междисциплинарных подходов. Томский политехнический университет продолжает работать над оптимизацией производственных процессов, расширением номенклатуры композитных материалов и поиском новых решений в области персонализированной медицинской помощи. Особое внимание в научной стратегии уделяется кооперации с ключевыми клиниками страны – не только с федеральными медицинскими центрами, но и с профильными структурными подразделениями Министерства обороны РФ и военного здравоохранения.
Всё больше молодых специалистов привлекаются к работе в данном инновационном направлении, строя свою карьеру на стыке науки, инженерии и медицины, а поддержка Минобрнауки России даёт мощный импульс устойчивому росту и развитию проектов. Такой подход обеспечивает не только совершенствование отечественных технологий, но и создаёт предпосылки для выхода российских медицинских изделий на международный рынок.
Сегодня успехи Томского политехнического университета и его партнёров являются примером динамичного развития передовых отечественных технологий в сфере медицинских изделий и играют важную роль в укреплении здоровьесбережения и совершенствовании методов травматологии и ортопедии по всей стране.
