Лаборатория неорганического материаловедения. Группа электронной микроскопии. Направление «Биоматериалы»
Здравствуйте, абитуриенты! Меня зовут Альбина, я студентка 1 курса Факультета наук о материалах, и сегодня я расскажу о своей научной работе.
Биоматериалы. Что это и почему мы занимаемся этой темой?
Биоматериал – неживой материал, используемый в медицинских устройствах для взаимодействия с биологическими системами (согласно European Society for Biomaterials Consensus Conference (1986) – прим. ред.). В качестве остеопластического биоматериала, который предназначен для заполнения костного дефекта, возникшего в результате патологического процесса или несчастного случая, чаще всего выступает биокерамика. Под остеопластикой понимают трансплантацию костной ткани с целью замещения дефектов кости, фиксации фрагментов костей и биологической стимуляции регенерации костной ткани.
Область современного материаловедения, посвященная биокерамике, охватывает материалы для эндопротезов в травматологии и ортопедии, пломбировочные материалы в стоматологии, имплантаты в челюстно-лицевой хирургии, медико-косметические средства. Наиболее масштабное производство связано с получением материалов для ортопедии.
Костная ткань является композитом на основе белка коллагена и нанокристаллического фосфата кальция (рис. 1), поэтому керамика и цементы на основе последнего находят всё большее применение в медицине в качестве материалов-имплантатов кости. Важнейшими параметрами биоматериала являются его состав и микроструктура, причём последнюю удобнее всего исследовать методами электронной микроскопии, чем и занимается наша группа.
Каким должен быть имплантат?
В разработке имплантатов на первый план вышел регенеративный подход, связанный с замещением биоматериала нативной (собственной) растущей костью. В ходе резорбции (растворения) керамического материала происходит выход химических компонентов, которые облегчают регенерацию кости, проводимую специальными клетками (остеобластами). Таким образом, «идеальный имплантат» должен, оставаясь прочным, постепенно растворяться в среде организма, замещаясь собственной костной тканью, и при этом обладать высокой проницаемостью для дальнейшего её прорастания
Чем занимаюсь я?
Моя работа посвящена созданию макропористого биорезорбируемого материала со сложной архитектурой на основе пирофосфата кальция. В настоящее время существует множество подходов для изготовления макропористых (диаметр пор 200 – 400 мкм) биоматериалов. Одними из наиболее популярных методов являются аддитивные технологии, например, 3D-печать. Мы рассматриваем возможность получения имплантата с заданной архитектурой путем коллоидного формования кальций-фосфатной пасты в напечатанные на 3D-принтере пластиковые формы со структурой гироида с последующим разложением полимера и спеканием керамики (рис. 2).
А что ещё?
Конечно, работа в лаборатории не ограничивается приведенной выше тематикой.
Коллектив группы занимается разнообразными исследованиями. Помимо разработок в области керамики, цемента, стекла, композитов для биомедицинских целей в последние годы начали развиваться следующие направления: создание эластичных упругих остеокондуктивных материалов на основе гидрогелей, армированных фосфатами кальция; разработка композитных имплантатов, активируемых внешним электрическим или магнитным полем (новое поколение биоматериалов); разработка методов получения материалов с помощью разных видов спекания (в т.ч. искрового плазменного, в англоязычной литературе – SPS), аддитивных технологий (3D-печать); исследование реологических свойств суспензий для стереолитографической печати (рис. 3) и т.п.
Поговорим об основных плюсах лаборатории:
- Большой дружный коллектив. В лаборатории работает много интересных и умных людей, которые всегда готовы помочь. Они подскажут, как пользоваться необходимыми приборами или правильно проводить эксперимент. Вопросы от студентов только приветствуются, потому что они способствуют пониманию.
- Активное участие лаборатории в различных конференциях, конкурсах, форумах, проектах и т.п. Многие студенты лаборатории часто представляют доклады на научных конференциях, поэтому имеют хороший опыт публичных выступлений.
- Междисциплинарный характер исследований. Научная работа в нашей лаборатории сочетает в себе исследования в области химии, механики и биологии (медицины). Мы проводим механические испытания совместно с НИИ Механики МГУ, биологические исследования – с ФФМ МГУ, Онкологическим центром имени Герцена, Центром травматологии и ортопедии имени Приорова, МНОЦ МГУ в г. Пущино (Пущинский филиал МГУ).
- Лаборатории предоставлен доступ к высокотехнологичному оборудованию и приборам для проведения исследований. В частности, коллектив группы обеспечивает эксплуатацию просвечивающих микроскопов Libra 200 (Carl Zeiss) и JEM-2000FXII (JEOL), растрового электронного микроскопа LEO Supra 50VP (Carl Zeiss), рентгеновского дифрактометра D/MAX-2500V/PC (Rigaku).
Что ждет первокурсника?
Требования к первокурснику достаточно простые. Пожалуй, самое главное – это заинтересованность в теме научного исследования, в своей работе. После этого стоит сказать о готовности активно работать, учиться, читать необходимую литературу. Многие руководители являются выпускниками ФНМ и понимают, какова учебная нагрузка студента, поэтому устанавливают оптимальный режим работы над курсовой, оказывают максимальную поддержку.
P.S. Ещё от себя скажу, что лучше делать всё заранее и поддерживать связь с научным руководителем. Проверено на практике:)
Контакты и дополнительная информация
Лаборатория находится на 4-ом этаже Химического факультета МГУ (к. 449).
Руководитель: доц., к.х.н. Путляев Валерий Иванович, интервью с которым вы можете прочитать здесь.
Также подробнее о лаборатории вы сможете узнать на ежегодной презентации научных групп в сентябре.
Ждите новостей, до встречи!)