Протезы, которые могут "расти" вместе с ребенком, разработали ученые Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ). Созданная конструкция протеза способна со временем растягиваться, позволяя взрослеющему ребенку носить протез дольше, рассказали ТАСС в пресс-службе вуза.
"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 (3D-печати)", — сообщили в университете.
По словам ученых, в России более 200 тыс. человек имеют протезы конечностей, в том числе и дети, которым из-за постоянного роста приходится менять протезы каждые 6-18 месяцев. При этом сейчас практически не существует гильз, соединяющих протез с реальной частью тела, которые бы "откликались" на изменения конечности. В свою очередь 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.
Из чего состоит "растущий" протез
Ученые Пермского политеха разработали и построили трехмерные модели такого материала, а затем напечатали прототипы на 3D-принтере. Полученные образцы они подвергали нагрузкам на растяжение, чтобы установить, соответствуют ли свойства материала спроектированной модели и можно ли заранее, изменяя параметры структуры, "настроить" нужные характеристики для частей будущего протеза. Исследование показало, что трехмерные модели правильно имитируют механическое поведение образцов при деформации. Затем исследователи поместили в пустоты образцов наполнитель, который и позволяет контролировать "отклик" структуры гильзы протеза на внешние воздействия, и изучили возможность такого материала адаптироваться — пропорционально расширяться или уменьшаться.
"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", — рассказал кандидат физико-математических наук, ведущий научный сотрудник лаборатории "Механика биосовместимых материалов и устройств" ПНИПУ Михаил Ташкинов.
Результаты исследования пермских ученых, выполненного по программе Мегагрантов, опубликованы в журнале "Polymers" №15 за 2023 год. По данным ПНИПУ, разработанная конструкция — это новый этап развития технологий протезирования и создания имплантов, она открывает новые перспективы и возможности для современной медицины.
