Учёные из России и Китая представили напечатанный на 3D-принтере биорезорбируемый имплантат для стимуляции роста сосудов, костной и нервной тканей на основе магнитоэлектрических наноматериалов. Об этом сообщили в пресс-службе Минобрнауки РФ.
Электрические сигналы играют важную роль в функционировании нервных клеток и регенерации тканей. Для их стимуляции обычно применяют электроды, которые устанавливают в области воздействия и подключают к внешнему устройству. Однако этот метод инвазивен, увеличивает риск инфекций и требует дополнительного оборудования.
Авторы предложили использовать магнитоэлектрические нанокомпозиты для решения этой проблемы. Они генерируют электрический заряд внутри имплантата под воздействием магнитного поля. Это позволяет обойтись без электродов и проводных источников питания, так как сигнал для стимуляции роста тканей создаётся непосредственно в имплантате. Со временем материал имплантата растворяется в организме.
Исследователи из НИТУ МИСИС, Томского политехнического университета и Шанхайского университета керамики Китайской академии наук разработали биорезорбируемый имплантат с помощью 3D-принтера и интегрировали в него магнитоэлектрические наночастицы. Устройство действует как беспроводной преобразователь: магнитное поле активирует наночастицы, которые благодаря магнитоэлектрическому эффекту генерируют электрический сигнал.
Кроме того, учёные из НИТУ МИСИС, Сколтеха, ИТМО, МГУ им. М.В. Ломоносова и Дагестанского государственного университета продемонстрировали новые методы измерения локального электрического отклика в магнитоэлектрических нанокомпозитах. Они также представили концепцию сверхбыстрого термически индуцированного магнитоэлектрического эффекта, которая может быть применена для нейростимуляции.
«Серия статей, в которых опубликованы наши результаты, является результатом многолетних работ по исследованиям магнитоэлектрических нанокомпозитов различного типа как перспективных платформ для различных приложений: от нейростимуляции и регенеративной медицины до катализа. Результаты работ имеют важную научную значимость для понимания природы и основных механизмов магнитоэлектрического эффекта в наноматериалах. Большие надежды мы возлагаем на предложенный новый концепт сверхбыстрого магнитоэлектрического эффекта в композитах на основе сплава железа и родия, который требует дальнейших исследований», – рассказал руководитель научной группы лаборатории функциональных низкоразмерных структур НИТУ МИСИС, доктор физико-математических наук Абдулкарим Амиров.
Новая технология ускорила процесс формирования костной ткани в 4,6 раза и увеличила количество нервных волокон в травмированной области в 3,1 раза. Исследования проводились при поддержке Российского научного фонда. Ожидается, что в будущем такие имплантаты позволят восстанавливать кости, нервы и сосуды без дополнительных хирургических вмешательств и использования внешнего оборудования.
3D-печать в медицине развивается в нескольких направлениях – от стимуляции роста тканей до защиты имплантатов от инфекций. Как рассказывала интернет-газета «ЖУК», в России разработали технологию нанесения антибактериальных покрытий на титановые протезы, напечатанные на 3D-принтере. Новая технология оказалась не только эффективной, но и дешёвой.