Разработка пористых полимерных биоинженерных конструкций с биоактивным компонентом для тканевой инженерии с использованием технологий 3D печати.

В ходе выполнения проекта по Соглашению о предоставлении субсидии от 21.10.2014 № 14.575.21.0088 с Минобрнауки России в рамках федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014-2020 годы» на этапе № 5 в период с 01.07.2016 по 31.12.2016 выполнялись следующие работы:

  • проведено обобщение результатов ПНИ, в т.ч:
  • проведен анализ полноты решения задач и достижения поставленных целей ПНИ;
  • проведена оценка эффективности полученных результа-тов в сравнении с современным научно-техническим уровнем;
  • разработаны рекомендации по возможности использования результатов проведенных ПНИ в реальном секторе экономики, в том числе в биологии и медицине;
  • проведен сравнительный анализ структуры и физико-механических свойств биосовместимых трехмерных каркасов с существующими аналогами в мире.
  • усовершенствован биосовместимый каркас трехмерных нанобиоконструкций до-полнительного армирования. Разработана методика армирования биосовместимого каркаса.
  • проведены сравнительные исследования структурных и механических свойств армированного биосовместимого каркаса.
  • разработаны технические требования и предложения по разработке, производству и эксплуатации продукции с учетом технологических возможностей и особенностей индустриального партнера — организации реального сектора экономики.
  • подготовлен проект ТЗ на ОТР по теме «Разработка технологии получения биоинженерной конструкции для восстановления дефектов костной ткани».
  • разработан заключительный отчет о ПНИ и подготовлена отчетная документация.
  • изготовлена партия трехмерных нанобиоконструкций для использования при проведении работ по информированию общественности о результатах выполнения ПНИ.
  • проведена работа по информированию общественности о результатах выполнения ПНИ.
  • разработано технико-экономическое обоснование разработки продукции с учетом технологических возможностей и особенностей индустриального партнера.

При этом были получены следующие результаты:

В ходе выполнения работ на Этапе 5 был проведен анализ полноты решения задач и достижения поставленных целей ПНИ, оценка эффективности полученных результатов в сравнении с современным научно- техническим уровнем, проведена разработка рекомендации по возможности использования результатов проведенных ПНИ в реальном секторе экономики, в том числе в биологии и медицине, а также проведен сравнительный анализ структуры и физико-механических свойств биосовместимых трехмерных каркасов с существующими аналогами в мире. Сделан вывод, что работы были проведены в строгом соответствии с КП и ТЗ, а цель ПНИ достигнута. Итоговое комплексное рассмотрение результатов ПНИ, в том числе, структурных, физико-механических параметров, медико-биологических свойств разработанного биосовместимого материала, биосовместимого каркаса и ТНБК, позволяет сделать вывод о том, что полученная в результате ТНБК полностью удовлетворяет достижению целей ПНИ и в целом соответствует (превосходя по некоторым параметрам) зарубежным образцам аналогичных материалов, предназначенных для медицинских имплантатов. Показано, что наработанный в лабораторных условиях биосовместимый материал, биосовместимый каркас и ТНБК на его основе полностью удовлетворяет современным требованиям и являются конкурентоспособными.

Проведено усовершенствование биосовместимого каркаса трехмерных нанобиоконструкций дополнительного армирования, разработана методика армирования биосовместимого каркаса, а также проведены сравнительные исследования структурных и механических свойств армированного биосовместимого каркаса. Рассмотрено пять подходов, заключающихся в дисперсном упрочнении ПЛА матрицы биоактивным оксидом кремния, волокнами СВМПЭ трех видов (СВМПЭ волокна. Фторированные волокна ф-СВМПЭ и «длинные» волокна СВМПЭ с удлиненными индивидуальными филаментами) и углеродным волокном. Разработанная методика армирования заключается во введении дисперсного SiO2 на этапе экструдировани нити в расплав и совместной 3D-печати биосовместимого каркаса и укладки волокон вне зависимости от их вида в ходе печати. В случае функционирования биосовместимого каркаса при невысоких деформациях, возникающих при растягивающих напряжениях, армирование матрицы ПЛА с помощью биосовместимых волокон ф-СВМПЭ или биоактивных дисперсных частиц SiO2 (15% масс.) будет являться оптимальным. Использование того или иного вида армирующего компонента будет зависеть от конкретных условий эксплуатации конечного изделия — имплантата.

Проведена разработка технических требований и предложений по разработке, производству и эксплуатации продукции с учетом технологических возможностей и особенностей индустриального партнера — организации реального сектора экономики. Предложена дорожная карта экспериментальных работ для создания дополнительных конкурентных преимуществ разработки с учетом привлечения инвестора. Представлены предложения по разработке и производству ТНБК для выхода на российский рынок через 7-8 лет с учетом затрат на НИОКР, доклинические исследования, клинические исследования, создание опытного производства, дистрибуцию и обеспечение активных продаж ТНБК.

Подготовлен проекта ТЗ на ОТР по теме «Разработка технологии получения биоинженерной конструкции для восстановления дефектов костной ткани», который находится в соответствии с направлениями технологического развития, поддерживаемыми в Стратегии научно-технологического развития Российской Федерации.

Изготовлена партия (30 шт.) трехмерных нанобиоконструкций, выполненных в виде трехмерного каркаса на основе ПЛА/ГАП, для использования при проведении работ по информированию общесвенности о результатах выполнения ПНИ. Проведены работы по информированию общественности о результатах выполнения ПНИ. В том числе, 15 сентября 2016 г. в ТГУ имени Г.Р. Державина состоялся семинар «Инновации в естествознании — от идеи до коммерческого продукта». Соорганизатором мероприятия выступило ООО «НаноБиоТех». В качестве примера успешной инновационной разработки в области нанобиотехнологий были освещены результаты ПНИ, в рамках которого ООО «НаноБиоТех» является Индустриальным партнером НИТУ «МИСиС», и продемонстрированы экспериментальные образцы. Разработано технико-экономическое обоснование разработки продукции с учетом технологических возможностей и особенностей индустриального партнера. Предложенная технологическая схема производства состоит из принципиально новых этапов (введение ММСК), модифицируемых этапов производства (3D-печать, получение нити) и неизменных этапов.

Директор Института биомедицинской инженерии Фёдор Сенатов на визионерской сессии «Прекрасное не далеко. Квантовый мир завтрашнего дня»Директор Института биомедицинской инженерии Фёдор Сенатов на визионерской сессии «Прекрасное не далеко. Квантовый мир завтрашнего дня»