Ученые Политеха запатентовали программу для печати межпозвоночного имплантата

Научная группа Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого получила патент на компьютерную программу, с помощью которой можно создать уникальный спинной имплантат. Благодаря цифровой модели ученым удалось рассчитать физические показатели, например, модуль упругости готового изделия, который близок к естественным значениям. Макет имплантата с помощью селективного лазерного плавления изготовили в университетской лаборатории из титанового порошка российского производства. Научную группу возглавляет доктор технических наук, профессор, директор Института машиностроения, материалов и транспорта СПбПУ Анатолий Попович. Основная сложность в создании современных имплантатов заключается в проектировании изделия с высокой степенью приживаемости в организме человека. Поэтому для создаваемого в Политехе межпозвонкогого имплантата с иррегулярной сетчатой конструкцией выбрали сплав титана ВТ1-0, обладающий высокой биосовместимостью с костными тканями человека. Однако способность сплава титана сопротивляться растяжению или сжатию в десятки раз выше, чем у костей человека. «Чтобы в будущем это не привело к разрушению здоровой кости в месте соприкосновения с имплантатом, мы создаем его с сетчатой структурой. Это также будет способствовать успешной остеоинтеграции протеза, то есть врастанию костной ткани в имплантат», - отметил один из авторов патента, ведущий научный сотрудник Лаборатории «Синтез новых материалов и конструкций» Центра Национальной технологической инициативы «Новые производственные технологии» СПбПУ Максим Максимов. Сотрудники лаборатории «Синтез новых материалов и конструкций» Центра Национальной технологической инициативы «Новые производственные технологии» совместно с коллегами из Института машиностроения, материалов и транспорта провели масштабное исследование и изучили механические свойства будущего имплантата. Для этого ученые создали его 3D модель и провели виртуальные испытания. Сначала была спроектирована геометрия внешнего контура будущего имплантата, затем ученые приступили к изучению физических свойств изделия в зависимости от типа и размера ячеек сетчатой структуры. В результате была создана структура, количество элементов которой превысило 500 тысяч. Все вместе это и обеспечивает близкие к природным характеристики имплантата, которые позволят ему успешно интегрироваться в позвоночник пациента и не доставлять ему дискомфорта в будущем. «В результате нашей работы мы создали программу, с помощью которой можно производить имплантаты с помощью технологии селективного лазерного плавления. Подобные установки есть в Политехническом университете. Поскольку и программное обеспечение, и порошок для печати отечественного производства, это важный шаг к технологическому суверенитету. В будущем, после проведения всех необходимых клинических испытаний, любая клиника сможет печатать имплантаты с помощью нашей программы», - отметил один из авторов патента, научный сотрудник Лаборатории «Синтез новых материалов и конструкций» Центра Национальной технологической инициативы «Новые производственные технологии» СПбПУ Алексей Орлов. Серьезные междисциплинарные компетенции ученых петербургского Политеха позволяют создать уникальные объекты с использованием передовых технологий: в работе над спинным имплантатом принимали участие физики, механики, специалисты по материаловедению и многие другие ученые из различных областей. Стоит отметить, более ранний опыт разработки имплантатов научной группой Политеха: в 2016 году они первыми в стране создалb титановый протез тазобедренного сустава, выращенный при помощи аддитивных технологий. Руководитель научной группы, доктор технических наук, профессор, директор Института машиностроения, материалов и транспорта СПбПУ Анатолий Попович передал титановый сустав директору Национального медицинского исследовательского центра травматологии и ортопедии имени Вредена Рашиду Тихилову. Сустав установили пациенту, операция по протезированию прошла успешно.