Cientistas da Universidade Nacional de Ciência e Tecnologia (MISIS) desenvolveram um implante ósseo híbrido exclusivo, o núcleo é feito de polietileno poroso de ultra alto peso molecular, e o invólucro é feito de polieteretercetona. Graças à combinação das propriedades únicas dos dois polímeros, foi possível criar um implante que imita a estrutura óssea e é adicionalmente reforçado para aumentar a resistência e a elasticidade. Além disso, à medida que o consumo de material é reduzido, o custo de tal implante será menor do que o de análogos. O artigo sobre os resultados da pesquisa é publicado em Cartas de Materiais .

O polietileno de ultra alto peso molecular (UHMWPE) e a polieteretercetona (PEEK) estão entre os materiais mais utilizados na ortopedia. Cada um deles tem um certo conjunto de propriedades, e a escolha do material é baseada principalmente no tipo de defeito ósseo que deve ser eliminado. Assim, UHMWPE é tradicionalmente usado na substituição da articulação, e PEEK devido à sua maior força, é usado principalmente em cirurgia da coluna vertebral. Além disso, PEEK é um material bastante caro, portanto, é usado com menos frequência do que UHMWPE.

Cientistas do Núcleo de Materiais Compósitos (NUST MISIS) aplicaram a tecnologia desenvolvida anteriormente para a formação de materiais biomiméticos porosos e realizaram uma análise experimental comparativa das propriedades mecânicas de UHMWPE e PEEK modificados. Como resultado, eles propuseram um material híbrido fundamentalmente novo que combina as propriedades úteis de ambos os polímeros.

"Temos trabalhado com UHMWPE por um longo período de tempo. Aparentemente, PEEK é relativamente novo para nós. Devido ao fato de que estávamos tentando imitar a estrutura óssea porosa natural em implantes feitos de UHMWPE, decidimos fazer isso também com PEEK. Próximo, testamos e comparamos as propriedades de compressão dos materiais, "disse Fedor Senatov, Ph.D., chefe do grupo de pesquisa.

Contudo, a alta dureza do PEEK teve um impacto negativo na modificação porosa do material:embora o PEEK tenha demonstrado boas propriedades no teste de compressão, verificou-se que ao cortar (e durante a instalação do implante o cirurgião é obrigado a "ajustá-lo" sob a borda do defeito) ele começa a desmoronar. Migalhas na área de implantação são inaceitáveis, então os cientistas decidiram tentar criar um híbrido que reteria apenas as propriedades benéficas de ambos os polímeros. Isso é especialmente interessante do ponto de vista da imitação da estrutura do próprio osso, porque no núcleo (parte trabecular) é apenas mais macio, e na casca (parte cortical) é mais difícil.

"Criamos um implante cilíndrico híbrido, cujo núcleo e casca são feitos de UHMWPE poroso mole e PEEK duro não poroso, respectivamente. Testes de resistência mecânica do implante mostraram que suas características correspondem quase completamente ao osso humano normal:o osso trabecular tem módulo de elasticidade de 0,001 GPa a 0,002 GPa, e o UHMWPE poroso tem cerca de 0,002 GPa; osso cortical tem módulo de elasticidade de cerca de 11 GPa, e PEEK tem cerca de 9 GPa, "observa Alexander Chubrik, Aluno do 4º ano e coautor da pesquisa.

A imitação do osso humano não é a única vantagem do implante:aliás, a parte porosa permitirá que o osso "penetre" no implante. Isso significa que, com o tempo, as placas de fixação podem ser removidas, e o implante já vai se comportar como um osso. Além disso, devido ao fato de que o consumo de PEEK diminuirá, esses implantes serão mais acessíveis.

Os cientistas conduzem a pesquisa em duas direções:eles testam o material híbrido in vivo, e trabalhar na fixação de biocerâmicas à superfície do implante para acelerar a regeneração na área do osso substituído.