继上一个有关植入物和假肢的主题之后 ，同一科学小组提出了一种有趣的技术，用于在尽可能接近人体的条件下对整形外科植入物的行为进行实验室研究。 该研究可以在体外进行-也就是说，无需实验动物的参与。
内修复术-用高科技的假体代替受损的关节或骨骼是一项复杂的手术，需要使用最先进的金属，陶瓷和聚合物材料。
植入物的任何材料都经过一系列测试，包括生物相容性和材料在机械应力下的行为。 由于在传统实验室条件下进行的此类研究结果与磨损的真实指标有很大差异，因此为了测试植入物在活生物体中的行为，将其植入实验动物的体内。 在通常约一年后的一段时间后，将植入物取出，并评估材料的生物相容性和老化。
复合材料中心NUST“ MISiS”的科学家与多特蒙德工业大学的同事一起开发了一种技术，可以预测假体材料在接近真实环境的机械应力下的磨损。 专门合成的模拟人体血浆的流体和高科技伺服液压装置完全取代了实验用活体样品。
作为研究材料，使用了由NUST“ MISiS”复合材料中心的科学家开发的仿生超高分子量聚乙烯。
“我们提供了材料，并建议使用合成等离子体，多特蒙德技术大学的同事开发了疲劳测试技术，并对其设备进行了实验，” Fedor Senatov博士评论说。 -材料承受两种类型的机械载荷，模拟股骨和胫骨的载荷：循环载荷和静态载荷。 通过该实验，我们证明了无需借助动物测试就可以在体外预测整形外科植入物在人体中的行为。”
“我们的愿望是提供一种替代方法，从伦理学的角度出发，减少对动物的无效和可疑动物的测试次数，以评估疲劳特性。 另一个方面是提出一种新方法的机会，该方法将允许在实验室中测试植入材料的耐久性。 在全球实践中，仍然没有用于在仿生环境中研究植入物疲劳特性的标准，这与使用新材料的高风险相关。 我们正在测试开发领域工作，这使我们能够准确地预测材料的寿命。 瓦尔特教授（注-来自德国方面的研究组负责人）的一组研究人员已经针对金属和陶瓷植入物进行了类似的实验。 多特蒙德技术大学研究小组的代表Marina Knyazeva说，该实验对于聚合物而言是独一无二的，并且没有世界类似物。
科学家提出的研究技术的另一个重要优势是节省时间。 如果要花费大约一年的时间来评估生物体内植入物的化学老化，那么耐久性测试将需要数十年。 在体外条件下，化学老化和磨损的过程可以大大加速。 如果材料磨损的指标不令人满意，则很快就会知道这一点，并且有可能继续对其他样品进行实验。
但是，现在完全放弃实验动物在义肢测试材料中的作用还为时过早。
“我们的技术将使我们能够一次比较几种材料，而无需在动物身上进行任何测试。 但是，当从列表中找到最理想的材料时，将需要在活体内对它进行测试。 这主要是由于需要检查材料的生物相容性及其矫形参数-毕竟，患者可能会遇到肌肉骨骼系统的多种特征，” Fedor Senatov解释道。
因此，科学家们提出了一种用于研究植入物行为的综合技术，其中体外加速老化的实验将预测潜在植入物的寿命，随后的体内测试将确定其生物相容性。
原始文章可在《
生物医学材料的力学行为 》
杂志上找到。