30.03.2021 №13

image

Валентина Крутько из ИОНХ разрабатывает и исследует биоматериалы на основе биоактивных фосфатов кальция.

Заведующая лабораторией фотохимии и электрохимии Института общей и неорганической химии (ИОНХ) НАН Беларуси, кандидат химических наук, доцент Валентина Крутько на протяжении 20 лет занимается разработкой и исследованием биоматериалов на основе биоактивных фосфатов кальция. Ей слово.

Я участвовала в разработках изделия медицинского назначения «Гель гидроксиапатита» для заполнения дефектов костной ткани в хирургии и стоматологии; офтальмологических имплантатов, покрытых гидроксиапатитом; твердеющих гидроксиапатитовых покрытий на титановые имплантаты для краниопластики.

Сейчас особую актуальность приобретает проблема быстрого восстановления поврежденной костной ткани и мягких тканей организма на фоне других сопутствующих заболеваний. В этой связи значительный интерес представляют научные исследования и разработки, направленные на создание адаптивных имплантатов для различных тканей и органов человека, позволяющих ускорить выздоровление пациентов.

Президентский грант, полученный мной, способствовал проведению научных исследований по разработке физико-химических способов управления процессом гидроксиапатитовой минерализации в биомиметической модельной среде SBF (Simulated body fluid) с использованием гибридных кальцийфосфатных материалов и коллагеновых матриц, модифицированных в различных инкубационных средах. Цель исследования – в создании новых адаптивных биоматериалов, максимально приближенных к биотканям, для последующего использования в качестве имплантатов для костной пластики и кардиохирургии.

Отличительная черта данной работы – использование синтезированного по разработанной ранее мной технологии и внедренной на производстве РУП «Белмедпрепараты» нанокристаллического гидроксиапатита в сочетании с компонентами крови (фибрин, цитратная плазма) для создания гибридных материалов. Бионеорганическая кальцийфосфатная составляющая гибридного материала формировалась непосредственно в биополимерной матрице путем химического взаимодействия ионов кальция с фосфат-ионами при контролируемом значении рН либо вводилась в форме геля гидроксиапатита. Такое сочетание компонентов позволило разработать имплантационные гибридные биоматериалы нового поколения для ускоренной стимуляции остеосинтеза в костной ране, перспективные для дальнейшего использования в качестве биочернил в 3D-технологиях.

В результате выполнения работ по гранту созданы два метода получения гибридных кальцийфосфатных биокомпозитов с компонентами крови (фибрин, цитратная плазма) и выявлены эффекты структурной самоорганизации при формировании гибридных композитов в условиях химического осаждения либо взаимодействия цитратной плазмы и геля гидроксиапатита с образованием клеящей композиции.

Разработан способ модифицирования коллагеновых матриц диоксидом кремния и гиалуроновой кислотой с формированием гидрофобных покрытий. Преимуществом предлагаемых способов снижения гидроксиапатитовой минерализации таких матриц является модификация гиалуроновой кислотой, которая обладает водоудерживающими свойствами, улучшает кондуктивные свойства и связывает ионы Ca2+ в имплантатах. Разработанные способы позволят управлять процессом гидроксиапатитовой минерализации в поврежденных тканях: активировать введением гибридных композитов и замедлять антикальцинирующим модифицированием вводимых коллагеновых матриц.

Кроме того, результаты исследования использованы при выполнении задания ГПНИ «Химические технологии и материалы» по теме «Разработка гибридных и нанокомпозитных материалов на основе неорганических фосфатов, модифицированных полимерами» и международного проекта ГКНТ с Индийским Центром инкубаций, инноваций, исследований и консультаций Технологического института Джоти по теме «Гибридные композиты для костной пластики на основе биосовместимых фосфатов кальция и биополимеров».

Совместно с сотрудниками БелМАПО и практикующими врачами Республиканского госпиталя МВД проводится внедрение гибридных композитов в риносептопластике: разработана инструкция по применению «Метод хирургического лечения смещенной перегородки носа моделированием опорных структур гибридным композитом». С использованием гибридных композитов на основе фибрина и геля гидроксиапатита после ринопластики в послеоперационном периоде у всех пациентов наблюдалась нормальная температура тела; носовое дыхание восстанавливалось на третьи сутки после операции; аллергических реакций и осложнений не наблюдалось. Полученные результаты имеют важный социальный эффект по внедрению отечественных костнозамещающих имплантатов и расширению ассортимента имплантатов для ЛОР-хирургии.

Валентина КРУТЬКО,

ИОНХ НАН Беларуси

Фото Е. Пашкевич, «Навука»