В Перми разработали протезы, которые могут «расти» вместе с ребенком
Исследования ученых Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ) стали новым этапом в развитии технологий протезирования и создания имплантов.
По данным Министерства труда РФ, более 200 тыс. человек в России имеют протезы конечностей. В отличие от взрослых, которые могут носить их в течение долгого времени, детям из-за постоянного роста приходится менять протезы каждые 6-18 месяцев. Ученые ПНИПУ разработали особую конструкцию протезов, которая способна со временем растягиваться, что позволяет взрослеющему ребенку носить протез дольше.
Разработка основана на использовании ауксетиков. В отличие от «обычных» материалов, такие структуры уменьшаются в размерах при сжимающих нагрузках и увеличиваются при растяжении. Их необычные свойства реализуются благодаря особому дизайну структуры. Она состоит из специально спроектированных элементарных ячеек и образует решетчатую структуру, напоминающую измененные пчелиные соты. Ее можно воспроизвести с помощью аддитивных технологий.
Ауксетики обладают адаптационными свойствами, которые могут применяться при проектировании гильз протезов. Подобные структуры уже используют при разработке новых типов стентов – специальных конструкций для расширения и поддержания открытыми суженных или заблокированных артерий.
Ученые ПНИПУ разработали и построили трехмерные модели такого материала, а затем напечатали прототипы на 3D-принтере. Полученные образцы подвергали нагрузкам на растяжение, чтобы установить соответствуют ли свойства материала спроектированной модели. Исследование показало, что трехмерные модели правильно имитируют механическое поведение образцов при деформации.
На следующем этапе ученые поместили в пустоты образцов наполнитель. Именно он позволяет контролировать отклик структуры гильзы протеза на внешние воздействия. Ученые ПНИПУ присваивали наполнителю различные свойства и изучали, как они влияют на поведение всей конструкции ауксетика, то есть на возможность материала, а в будущем и протеза, адаптироваться – пропорционально расширяться или уменьшаться.
Михаил Ташкинов, ведущий научный сотрудник лаборатории «Механика биосовместимых материалов и устройств» ПНИПУ:
– Существует необходимость фундаментального понимания, как наполнитель влияет на жесткость и прочность композитов с ауксетичной решеткой, а также как именно с помощью его параметров можно менять адаптационные характеристики, в том числе для гильз экзопротезов. Главное преимущество материала в том, что для каждого пациента и для каждого типа индивидуального биомедицинского изделия подбирается своя комбинация ауксетичной решетки и наполнителя с выбранными свойствами.
Напомним, ПНИПУ является участником Пермского НОЦ «Рациональное недропользование» и реализует разработки в рамках технологического проекта «Инновационные химические, медицинские и фармацевтические технологии».
