Создан эластичный наноматериал для костной хирургии, ускоряющий заживление

«Наноискусственный костный материал», близко напоминающий человеческую кость, демонстрирует исключительную эластичность, прочность и устойчивость. Он может обеспечивать стабильность и способствовать заживлению кости. Автор: Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-59662-w

Исследовательская группа из Гонконгского университета разработала новый эластичный материал на основе фосфата кальция, который имитирует структуру человеческой кости.

Материал, названный «нано-костный цемент», предлагает перспективную альтернативу традиционным костным трансплантатам в ортопедических операциях, которые обычно требуют забора ткани у пациента или донора. Результаты исследований показывают, что этот инновационный материал обеспечивает надёжную механическую поддержку и ускоряет заживление при дефектах кости.

Команда планирует применять эту технологию для восстановления крупных сегментарных дефектов кости, что потенциально ускорит восстановление пациентов. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Communications.

Проблемы современных методов

Профессор Кельвин Йенг Вай-квок, руководитель проекта, пояснил, что лечение крупных сегментарных дефектов кости обычно требует костной пластики, что часто сопряжено с рисками. Аутотрансплантаты (из собственной кости пациента) могут приводить к осложнениям в месте забора, а аллотрансплантаты (донорская кость) несут риск инфекции и иммунного отторжения.

Традиционные материалы на основе фосфата кальция, хотя и безопасны и биосовместимы, обладают недостаточной эластичностью и прочностью по сравнению с человеческой кортикальной костью. Их хрупкость делает их склонными к разрушению в клиническом использовании.

Тройная «высокая производительность» наноматериала

Чтобы устранить недостатки существующих материалов, исследовательская группа использовала технологию анкеровки нанокластеров, успешно объединив механические свойства органических гибких и неорганических жестких материалов. В результате был создан новый «наноискусственный костный материал», демонстрирующий исключительную эластичность, прочность и устойчивость.

«Наша цель — имитировать структуру натуральной кости, и этот инновационный наноматериал близко напоминает человеческую кость. Его механические свойства ближе к свойствам натуральной кости, что повышает комфорт и подвижность пациента. Его можно придать любой форме до стадии затвердевания, что делает его особенно подходящим для восстановления костных дефектов неправильной или сложной формы», — заявил профессор Йенг.

Используя способность материала расширяться в объеме после поглощения воды, команда разработала новый тип эластичных микросфер, способных автоматически заполнять костные дефекты. Это новшество упрощает хирургические процедуры и повышает эффективность лечения.

Профессор Вонг Так-ман, клинический профессор, считает, что это прорывное материальное новшество принесет множественные преимущества для ортопедического лечения. Он отметил, что новая технология значительно упрощает хирургические процедуры и сокращает общее время операции. Материал демонстрирует исключительную прочность, устойчивость и превосходные биосовместимые свойства.

«Помимо заполнения дефектов в сложных ортопедических операциях, он может обеспечивать стабильность и способствовать заживлению кости. Он предлагает более гибкое, безопасное и эффективное решение для ортопедической и реконструктивной хирургии. Кроме того, мы можем расширить его применение в нейрохирургии и стоматологии в ближайшем будущем», — добавил профессор Вонг.

Больше информации: Feihong Liu et al, Inorganic-organic hybrid metamaterials with switchable high stiffness and elasticity, Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-59662-w