Учёные из ВКО начали печатать импланты для костей на 3D-принтере для хирургии

ЧТО ПРОИЗОШЛО
Группа учёных из Восточно-Казахстанского технического университета разрабатывает хирургические импланты с использованием 3D-печати. Благодаря программе целевого финансирования науки исследователям удалось создать шесть видов медицинских изделий – от суставных пластин до компонентов для операций на позвоночнике.
Проект, получивший поддержку от министерства науки и высшего образования, направлен на разработку и создание казахстанских имплантов для травматологии, ортопедии и других областей медицины.
ПРОЧНОСТЬ ТИТАНА, ТОЧНОСТЬ ЧЕЛОВЕКА
В основе проекта лежит использование уникальных свойств сплава из титана, тантала и ниобия (титан – прочный и биосовместимый металл, тантал и ниобий – инертные, устойчивые к коррозии элементы, широко применяемые в медицине и микроэлектронике).
Для реализации проекта в университете был создан Центр компетенций Smart Engineering. По словам его руководителя Багдата Азаматова, выбор был сделан из-за отсутствия собственного производства.
"В Усть-Каменогорске находится Ульбинский металлургический завод, который производит титан, тантал и ниобий – металлы, образующие тройной сплав. Такой сплав может использоваться при изготовлении имплантов для травматологии и ортопедии. Титан обладает биосовместимостью на уровне 99,8% в организме человека. Тантал и ниобий полностью биосовместимы. Эти материалы инертны, то есть не вызывают отторжения со стороны организма", – пояснил Багдат Азаматов.
Благодаря программе целевого финансирования центр был оснащён передовым оборудованием, включая 3D-принтеры и станки с числовым программным управлением (ЧПУ). Это позволяет применять две основные технологии производства. Первая – 3D-печать: из титанового порошка послойно "выращивается" имплант любой сложности. Вторая – механическая обработка на станках с ЧПУ, то есть традиционный метод изготовления изделий из цельных титановых заготовок.
Немаловажную роль в проекте играют партнёры – хирурги Национального научного центра травматологии и ортопедии им. Батпенова в Астане. Сотрудничество с центром началось ещё при жизни самого академика Батпенова и продолжается до сих пор. Практикующие хирурги предоставляют научным сотрудникам обратную связь, что помогает совершенствовать конструкции имплантов.
"Именно практикующие врачи лучше всех знают преимущества и недостатки различных имплантов. Поэтому могут подсказать, нужно ли добавить отверстие, дополнительный винт и так далее. До операции мы с помощью специальных программ моделируем нагрузки, которые человек может испытывать в повседневной жизни, и оцениваем, насколько конструкция их выдерживает: где находятся слабые места, что следует усилить, а где, наоборот, сделать тоньше. Это действительно серьёзная и кропотливая работа", – уточнил Азаматов.
ПУТЬ ОТ ЛАБОРАТОРИИ ДО ПАЦИЕНТА
Создание каждого импланта – это долгий и многоступенчатый процесс. Так, например, доклинические исследования проводились в пробирке – в частности, на плазме крови для проверки первичной реакции. После этого испытания проходили на животных: сначала на мышах, затем на кроликах – в ходе которых оценивались биосовместимость, безопасность и другие важные параметры. Позже начались клинические испытания на пациентах.
Одним из первых продуктов, разработанных научной командой, стал межпозвонковый кейдж – специальный имплант, который используется в хирургии позвоночника для сращения позвонков. Такой кейдж вставляется между позвонками вместо удалённого межпозвонкового диска и служит для восстановления правильной высоты межпозвонкового пространства. На сегодняшний день межтеловой кейдж уже установлен 25 пациентам.
"Чтобы всё это делать, мы проходили обучение в Москве, Екатеринбурге и в Германии. То есть команда на сегодняшний день высококвалифицированная. Когда проект только начинался, нас было всего четверо, теперь – уже 17 человек. Большая команда, и каждый из сотрудников – специалист в своей области. Кто-то силён в моделировании, кто-то проектирует индивидуальные импланты под каждого пациента", – объяснил научный сотрудник.
Сегодня к проекту подключились врачи Казахского научно-исследовательского института онкологии и радиологии в Алматы. Теперь команда намерена начать работу над специальными конструкциями для онкобольных с саркомой кости – у пациентов при удалении отдельных костных частей будут проводить восстановление с помощью таких имплантов.
СКАЛЬПЕЛЬ, НОЖНИЦЫ, ЗАЖИМЫ
На сегодняшний день научные сотрудники разработали пластину для таза, которую вставляют при переломах тазовой кости, имплант для поясничного отдела, ключицы, бедренной кости и деротационную надлодыжечную часть.
"Повторюсь, наша задача – чтобы в Казахстане было собственное производство изделий медназначения для онкологии, травматологии, нейрохирургии, челюстно-лицевой хирургии и других операций. Они не будут особо отличаться от зарубежных аналогов. Скажем, плюс-минус у всех технология одинаковая. Что в Америке, что у нас – применяются и аддитивный метод, и обработка на станках. Но у каждой компании свои ноу-хау, секреты, которые они не раскрывают, которые являются тайной", – сказал Багдат Азаматов.
Он добавил, что если запустить производство таких изделий в промышленных масштабах, то тот же межтеловой кейдж будет в пять раз дешевле импортного. К примеру, зарубежный аналог кейджа в среднем стоит от 150 до 200 тысяч тенге.
В 2024 году сотрудники центра при университете выиграли ещё один проект целевого финансирования. Теперь перед ними стоит амбициозная задача – разработать отечественные медицинские инструменты для травматологии, ортопедии, нейрохирургии и общей хирургии. По словам Азаматова, примерно в 2026 году в Казахстане будет выпущен первый комплект отечественных медицинских инструментов.
"Мы в прошлом году начали, сейчас второй год идёт, и на следующий будет третий – завершающий этап. Операций ведь проводится много, поэтому потребность в таких комплектах будет. Какие инструменты вообще нужны? Ножницы, скальпели, костодержатели, зажимы, свёрла, направители, ранорасширители и так далее", – заключил Азаматов.
КОНТЕКСТ
Ранее на заседании Национального совета по науке и технологиям президент Казахстана Касым-Жомарт Токаев отметил, что в стране есть сильная научная школа и достаточный кадровый потенциал. Государство оказывает системную поддержку науке, что уже привело к заметным изменениям: увеличено финансирование, усовершенствованы механизмы его распределения, начата модернизация научных организаций. Всё больше специалистов проходят стажировки за рубежом, растёт количество научных грантов и интерес молодёжи к научной деятельности. Однако президент подчеркнул, что отечественная наука, несмотря на принятые меры, пока не стала ключевым двигателем социально-экономического развития страны.
"Созидание, инновации, знание и преданность науке – главные качества, которые нужны действительно передовой стране. Я специально остановился на этом вопросе на заседании Национального курултая в Атырау. Необходимо прилагать все усилия для всестороннего продвижения науки. Интерес к науке следует пробуждать со школы. Мы должны направить все наши силы на пропаганду знаний и науки. При необходимости нужно подготовить специальный документ", – отметил глава государства.