Британцам удалось придумать новый способ изготовления костных имплантов. Для этого они не стали придумывать новый прибор, а просто взяли давно работающий, но в другой области.
Каял Маллик (Kajal Mallick) и Джеймс Мередит (James Meredith) из Уорвикского университета (University of Warwick) неожиданно нашли простое решение для создания костных имплантов. Для этого им понадобился всего лишь экструдер для гетерогенных катализаторов.
Что такое катализатор
Большинство технологических процессов в современной химической промышленности протекает при помощи гетерогенных катализаторов. Катализатор – это вещество, которое ускоряет скорость химической реакции, при этом не вступая в нее. Фактически между данными веществами может протекать довольно много химических реакций. А каталитические системы «настроены», как правило, лишь на одну из них. То есть из двух разных веществ при одних и тех же условиях с использованием одного катализатора получается один набор продуктов, а с использованием другого – совсем другой. То есть каждый конкретный катализатор может ускорять какой-то один процесс.
Слово «гетерогенный» означает, что каталитический процесс осуществляется на границе раздела фаз. То есть сам катализатор твердый, а среда его работы – жидкость или газ. Молекулы из жидкости (например, нефти) или газа (природного или углекислого) за счет химического или физического взаимодействия захватываются твердой поверхностью (адсорбируются), претерпевают химические превращения и уносятся.
Обычно активным действующим центром служит частица металла или оксида металла. Но сами по себе они бы не работали – нужна подложка из более дешевого материала. Во-первых, частицы металла или оксида определенного размера можно создать только на подложке (в чистом виде они бы просто спеклись и получился бы просто кусок вещества). Во-вторых, часто подложка выступает в роли химического модификатора, который усиливает действие основного вещества. Третий фактор – пространственный. Производительность катализатора зависит от количества активных центров. И чем больше активных центров на единицу объема, тем больше полезного продукта можно получить. Из-за этого подложка, когда это возможно, делается с пространственной структурой (поры, каналы, полости), чтобы увеличить ее поверхность и тем самым увеличить количество активных центров, которые можно на нее нанести. Кроме того, пространственной структурой можно изменять и характер химического процесса. Например, если реакция полимеризации идет в порах, то можно ограничить количество звеньев в цепи – понятно, что получить молекулу больше, чем позволяет пространство, невозможно.
Кости вместо катализатора
Производство подложек с необходимыми свойствами давно поставлено на поток. Именно этот опыт и взяли на вооружение английские биомедики. Взяв обычный экструдер для приготовления гетерогенных катализаторов, который позволяет формовать их из порошка (при помощи прессования и спекания), исследователи загрузили в него пасту из фосфата кальция для протезирования. Результат превзошел все ожидания.
По заверениям Маллика, такого соотношения прочности и легкости для имплантов прежде достигнуть не удавалось. Все дело в том, что при помощи устройства можно варьировать как свойства материала (температура и давление формовки), так и пористость структуры. То есть, «поигравшись» с различными параметрами, можно изменять свойства и достигнуть оптимальных параметров. Также превзошли все ожидания и клинические испытания. Высокопористая структура позволяет веществам быстро проникать в нужное место и формировать новые костные клетки. Скорость восстановления костной ткани превосходила все известные аналоги.
В настоящее время группа исследователей ведет работу по коммерциализации проекта, однако «саечку» за сообразительность английские ученые могут получить уже сейчас. Если, конечно, их продукция превосходит по качеству японские и другие изобретения по выращиванию искусственных костей.
Более детально разработка будет представлена 9 декабря на выставке технологических новинок Великобритании Bioversity.
