Ученые разрабатывают технологию, позволяющую обходиться без тестов на животных
Международная команда исследователей, состоящих из ученых из NUST MISIS и TU
Дортмундского Университета разработала технологию для тестирования ортопедических имплантов в лабораторных условиях. Технология известна своей этической стороной: исследование может быть выполнено в пробирке — то есть, не включая в испытания лабораторных животных.
Эндопротезирование – это замена поврежденного сустава или кости высокотехнологичным протезом. Установка протеза является сложной хирургической манипуляцией, для которой используются самые продвинутые металлические, керамические, и полимерные материалы. Любой материал до установки проходит множество тестов, включая тесты на биологическую совместимость, а также на механическое воздействие.
Показатели, полученные в результате традиционных лабораторных тестов, очень сильно отличаются от реальных показателей, поэтому для проведения тестов используются лабораторные животные, чтобы проверить как будет вести себя имплант в живом организме. Через какое-то время, обычно приблизительно через год, имплант удаляется, полученный материал изучается на биологическую совместимость и изнашивание.
Ученые из Центра NUST MISIS вместе с коллегами из Дортмундского Университета TU разработали технологию, которая позволяет им предсказать изнашивание протезных материалов под механическим воздействием. Для этого синтезируется специальная жидкость, смоделированная из человеческой плазмы крови, а также используется высокотехнологичная гидравлическая установка. Подобные технологии полностью убирают потребность в испытаниях на лабораторных животных.
«Мы предложили использование синтетической плазмы, и обеспечили материалом наших коллег из Дортмундского Университета. Материал был подвергнут двум типам механической нагрузки, имитирующих нагрузку на бедро и большеберцовую кость. Нагрузка была двух типов: цикличной и статичной. Благодаря этому эксперименту мы доказали, что возможно предсказать поведение ортопедического имплантата в человеческом теле в пробирке, не проводя испытания на животных», сказал Федор Сенатов, Кандидат Физических и Математических Наук и научный сотрудник в Центре NUST MISIS.
«Цель нашего эксперимента заключалась в том, чтобы предложить альтернативу, которая сократит количество испытаний на животных. Мы работаем с тестами, которые позволяют нам точно предсказывать срок службы материала. Подобные эксперименты были уже проведены исследовательской группой во главе с профессором Уолтером на металлических и керамических имплантах. Для полимеров этот эксперимент уникален, и не имеет никаких аналогов в мире», сказала Марина Князева, представитель исследовательской группы из Дортмундского Университета TU.
Экономия времени — другое значительное преимущество предложенной технологии. Если оценка химического старения за счет внедрения в живом организме занимает приблизительно год, то тесты на долговечность и износоустойчивость требуют десятилетий. Процесс химического старения и изнашивания может быть изучен значительно быстрее в пробирке. Если индикаторы изнашивания неудовлетворительны, то это будет видно незамедлительно.
Однако слишком рано говорить о полном отказе использования лабораторных животных в тестировании материалов для протезирования.
«Наша технология позволяет нам сравнивать несколько материалов, не проверяя ни одного из них на животных. Однако, когда самый оптимальный материал из списка найден, его необходимо протестировать в естественных условиях, т.е. на живом организме. Это необходимо, прежде всего, из-за потребности проверить биологическую совместимость материала, а также его ортопедические параметры, т.к. у пациентов можно встретить множество особенностей скелетно-мышечной системы, которые нужно учитывать», объяснил Федор.
Таким образом ученые предложили новую технологию, где эксперименты в пробирке позволят им предсказывать срок службы потенциального импланта и последующей проверки его биологической совместимости в естественных условиях.
