Порятунок кінцівок і суглобів після фронтових травм: як науковці Дніпра створюють надсучасні "розумні" імплантати

Повномасштабна війна щодня випробовує українську медицину завданнями екстремальної складності. Найважчими викликами для хірургів залишаються мінно-вибухові поранення, осколкові переломи та критичні руйнування кісток у військових і цивільних. Дніпро, який від перших днів повномасштабного вторгнення є головним госпітальним і гуманітарним хабом країни, щодня рятує поранених. Сьогодні місто стає ще й центром передових оборонно-медичних інновацій.

Н ауковці Дніпра, що працюють в Українському державному університеті науки і технологій (УДУНТ), у консорціумі з провідними хірургами та інститутами країни розпочали масштабну практичну роботу. Вони створюють повний замкнений цикл виробництва персоналізованих остеоімплантатів і ендопротезів — від комп'ютерного моделювання на основі даних комп’ютерної томографії до 3D друку індивідуальних імплантатів, які виготовляються з інноваційних українських титанових порошків та мають нанесені захисні біоактивні шари. Проєкт став переможцем престижного конкурсу «Передова наука в Україні 2026–2028» і фінансується Національним фондом досліджень України.

Прихована загроза: чому звичайного імплантату недостатньо при бойовій травмі

Кульові та мінно-вибухові поранення ніколи не бувають стерильними. Разом із вибуховою хвилею та уламками вглиб роздробленої кістки потрапляють земля, фрагменти одягу та агресивні бактерії. Все це значно ускладнює, а іноді унеможливлює, лікування.

Головний ворог остеосинтезу – мікробні колонії, які формують на поверхні стандартного гладкого металу імплантату так звані бактеріальні біоплівки. Такі плівки працюють, як панцир: вони роблять бактерії нечутливими до звичайних антибіотиків. Розвивається важке гнійне запалення — остеомієліт, імплантат розхитується й відторгається. У результаті поранений військовий проходить через низку повторних операцій, стикається з масивною втратою кісткової тканини і загрозою ампутації.

Ще одна проблема – складні дефекти таза й кульшового суглоба. Стандартні серійні пластини часто неможливо надійно зафіксувати у зруйнованій кістці, що вимагає розробки строго персональних конструкцій під анатомію конкретного бійця.

Технологія порятунку: індивідуальна геометрія та «розумна» поверхня

Розробка об'єднує в єдину дорожню карту цифрову інженерію, 3D друк, металургію титану, електрохімію та біохімію:

1. Точна цифрова копія та 3D-друк індивідуалізованого імплантату з титанових порошків українського виробництва:

За даними комп’ютерної томографії травмованої ділянки лікарі та інженери проєктують імплантат, що на 100% повторює дефект. Потім його друкують на 3D-принтері з вітчизняного порошку біосумісних сплавів титану. Це забезпечує необхідну легкість, високу міцність і виключає залежність від імпорту.

а	б	в	г

Малюнок 1 – Етапи створення імплантату щелепи: а – комп’ютерна томографія, б – комп’ютерна 3D модель, в – виготовлення штучної щелепи, г – готовий виріб.

2. Анодно-іскрове оксидування (АІО/ПЕО): перетворення металу на «кістку»:

За допомогою енергії мікроплазмових розрядів на поверхні титану формується пористий біоактивний шар оксиду титану, легований кальцієм і фосфором. Тіло людини сприймає таку поверхню як природну матрицю кістки: клітини миттєво проростають у пори, забезпечуючи швидке зрощення (остеоінтеграцію).

Малюнок 2 – Анодно-іскрові покриття і їх випробування

3. Локальний щит проти інфекцій:

У мікро- та нанопори синтезованого покриття вчені інтегрують сучасні мікробіоцидні речовини з пролонгованою дією. Імплантат працює автономно: він поступово дозує бактерицидний агент безпосередньо у зону прилягання тканин та знищує бактерії не отруюючи печінку й нирки системними дозами антибіотиків.

Сила синергії: медицина і наука в одному строю

Реалізувати проєкт такого рівня складності вдалося завдяки створенню потужного міждисциплінарного консорціуму, очолюваного вченими з Дніпра:

Університетська база (УДУНТ):

Загальне керівництво проєктом здійснює колектив науковців УДУНТ, який складається з матеріалознавців (фахівців з титанових сплавів та полімерних матеріалів), розробників біоактивних ПЕО-покриттів, фахівців з мікробіоцидних сполук і синтезу, конструкторів і виробників індивідуальних імплантатів.

Клінічна практика найвищого ґатунку:

Доклінічні та клінічні випробування, адаптацію методик хірургічного втручання та аналіз in vivo досліджень координують провідні фахівці національного рівня – лікарі комунального некомерційного підприємства «Міська клінічна лікарня № 16» Дніпровської міської ради та фахівці Державної установи «Інститут патології хребта та суглобів ім. проф. М.І. Ситенка НАМН України» (м. Харків), Дніпровський державний медичний університет (ДДМУ).

Матеріали та фізико-механічні випробування:

Дослідження гідрогелевих матриць курує Інститут хімії та хімічних технологій Львівської політехніки, а прецизійні вимірювання мікромеханіки та адгезії покриттів проводить фахівець Державного університету «Київський авіаційний інститут».

Що це дає Дніпру та Україні: реальна суспільна користь

Це не просто фундаментальна наука на папері – це збережені життя, рухливість і якість життя українців:

Шанс уникнути інвалідизації: Скорочення часу приживлення та нульова толерантність до внутрішньолікарняних інфекцій дозволяють зберегти кінцівку навіть при руйнівних кісткових дефектах.

Розвантаження шпиталів регіону: Завдяки стійкій фіксації та відсутності нагноєння терміни відновлення бійців скорочуються в рази, що звільняє місця в хірургічних стаціонарах для нових пацієнтів.

Медичний та технологічний суверенітет: Україна формує власну базу знань та дослідницьке виробництво імплантатів, використовуючи вітчизняну титанову сировину. Це робить складну реконструктивну хірургію доступнішою за ціною та незалежною від постачань іноземних виробів.

Дніпро вкотре підтверджує свій статус незламного науково-виробничого форпосту: інтелектуальний потенціал університетів і досвід хірургів уже сьогодні створюють технології перемоги та відновлення здоров’я людини.