Об этом 22 июля 2026 года сообщает ТАСС со ссылкой на пресс-службу вуза. Результаты исследования опубликованы в научном журнале ACS Nano.
Имплантат не просто заменяет поврежденную кость
При серьезных травмах кости организму недостаточно просто сформировать новую ткань. Для полноценного восстановления необходимо, чтобы в поврежденный участок прорастали кровеносные сосуды и нервные волокна – они обеспечивают питание клеток и помогают управлять процессом регенерации.
Одним из перспективных методов считается электрическая стимуляция, поскольку костная ткань сама вырабатывает слабые электрические сигналы при нагрузке. Однако традиционные системы требуют внешних источников питания, проводов и электродов, что усложняет применение технологии и повышает риск осложнений.
Новый имплантат решает эту проблему благодаря способности самостоятельно создавать слабые электрические сигналы под воздействием магнитного поля.
Как работает новая технология
В основе разработки лежит 3D-печатная биоматрица из биорастворимого полимера на основе желатина, в которую встроены магнитоэлектрические наночастицы.
Каждая частица состоит из двух компонентов: внутри находится феррит марганца, а внешняя оболочка выполнена из пьезоэлектрического материала на основе модифицированного титаната бария.
Когда на имплантат воздействует внешнее магнитное поле, внутреннее ядро частиц немного изменяет форму. Это движение преобразуется оболочкой в электрический сигнал, который имитирует естественные процессы в костной ткани.
Таким образом, имплантат выполняет сразу две функции: служит временной основой для роста клеток и одновременно стимулирует восстановление тканей.
Результаты экспериментов
Эксперименты провели на моделях повреждений бедренной кости у мышей. Через две недели после установки имплантата ученые зафиксировали появление новых нервных клеток и начало формирования костной ткани.
Спустя восемь недель наблюдалось выраженное восстановление поврежденного участка с активным ростом сосудов и нервных волокон.
По сравнению с контрольными группами использование новой технологии ускорило формирование нервов и кровеносных сосудов в 3,1 раза, а образование костной ткани – в 4,6 раза.
Кроме того, магнитоэлектрическая стимуляция почти в два раза повысила уровень кальция в клетках и активировала сигнальные механизмы, отвечающие за рост и восстановление тканей.
Технологию планируют применять не только для костей
По словам ученых, главное преимущество разработки – объединение 3D-печати и беспроводной электрической стимуляции в одной системе.
В перспективе такие имплантаты могут использоваться не только для восстановления костей, но и для лечения других сложных повреждений, где важно одновременно контролировать рост клеток, сосудов, нервов и обмен между тканями.
В создании разработки участвовали специалисты ТПУ, Томского государственного университета, Института катализа им. Г. К. Борескова СО РАН, Национального исследовательского технологического университета МИСИС, Шанхайского института керамики, Университета Китайской академии наук и Университета Авейру в Португалии.
