Científicos de la Universidad Nacional de Ciencia y Tecnología (MISIS) desarrollaron un implante óseo híbrido único, cuyo núcleo está hecho de polietileno poroso de peso molecular ultra alto, y la carcasa está hecha de polieteretercetona. Gracias a la combinación de las propiedades únicas de los dos polímeros, fue posible crear un implante que imita la estructura ósea y además está reforzado para aumentar la fuerza y ​​la elasticidad. Además, a medida que se reduce el consumo de material, el costo de dicho implante será menor que el de los análogos. El artículo sobre los resultados de la investigación se publica en Materiales Cartas .

El polietileno de peso molecular ultra alto (UHMWPE) y la polieteretercetona (PEEK) se encuentran entre los materiales más utilizados en ortopedia. Cada uno de ellos tiene un determinado conjunto de propiedades, y la elección del material se basa principalmente en qué tipo de defecto óseo debe eliminarse. Por lo tanto, UHMWPE se utiliza tradicionalmente en el reemplazo de articulaciones, y PEEK por su mayor fuerza, se utiliza principalmente en cirugía de columna. Es más, PEEK es un material bastante caro, por lo que se usa con menos frecuencia que UHMWPE.

Científicos del Centro de Materiales Compuestos (NUST MISIS) aplicaron la tecnología previamente desarrollada para la formación de materiales biomiméticos porosos y realizaron un análisis comparativo experimental de las propiedades mecánicas de UHMWPE y PEEK modificados. Como resultado, propusieron un material híbrido fundamentalmente nuevo que combina las propiedades útiles de ambos polímeros.

"Hemos estado trabajando con UHMWPE durante bastante tiempo. Aparentemente, PEEK es relativamente nuevo para nosotros. Debido al hecho de que estábamos tratando de imitar la estructura ósea porosa natural en implantes hechos de UHMWPE, decidimos hacer esto también con PEEK. Próximo, probamos y comparamos las propiedades de compresión de los materiales, "dijo Fedor Senatov, Doctor., jefe del grupo de investigación.

Sin embargo, la alta dureza del PEEK tuvo un impacto negativo en la modificación porosa del material:aunque el PEEK demostró buenas propiedades en la prueba de compresión, Se encontró que al cortar (y durante la instalación del implante, el cirujano debe "ajustarlo" debajo del borde del defecto) comienza a desmoronarse. Las migas en el área de implantación son inaceptables, por lo que los científicos decidieron intentar crear un híbrido que retendría solo las propiedades beneficiosas de ambos polímeros. Esto es especialmente interesante desde el punto de vista de la imitación de la estructura del propio hueso, porque en el núcleo (parte trabecular) es simplemente más suave, y en la cáscara (parte cortical) es más dura.

"Hemos creado un implante cilíndrico híbrido, cuyo núcleo y carcasa están hechos de UHMWPE poroso blando y PEEK no poroso duro, respectivamente. Las pruebas de resistencia mecánica del implante mostraron que sus características corresponden casi por completo al hueso humano normal:el hueso trabecular tiene un módulo elástico de 0,001 GPa a 0,002 GPa, y el UHMWPE poroso tiene aproximadamente 0,002 GPa; el hueso cortical tiene un módulo elástico de aproximadamente 11 GPa, y PEEK tiene alrededor de 9 GPa, "señala Alexander Chubrik, Estudiante de 4º año y coautor de la investigación.

La imitación del hueso humano no es la única ventaja del implante:además, la parte porosa permitirá que el hueso "penetre" en el implante. Esto significa que con el tiempo, las placas de fijación se pueden quitar, y el implante ya se comportará como un hueso. Además, debido a que el consumo de PEEK disminuirá, dichos implantes serán más asequibles.

Los científicos llevan a cabo la investigación en dos direcciones:prueban el material híbrido in vivo, y trabajar en la unión de biocerámicas a la superficie del implante para acelerar la regeneración en el área del hueso reemplazado.