Специалисты Саратовского государственного технического университета имени Ю. А. Гагарина разработали для титановых костных имплантов защитный слой из ниобия, насыщенного кислородом. Покрытие более чем в шесть раз увеличило твердость образцов. Технология предназначена для продления срока службы имплантов и снижения риска их отторжения, сообщает ТАСС со ссылкой на пресс-службу вуза.
Работой руководил заведующий кафедрой «Материаловедение и биомедицинская инженерия» Института машиностроения, материаловедения и транспорта СГТУ Александр Фомин. Исследование получило поддержку в рамках гранта Российского научного фонда. Результаты ученые представили в журнале «Вестник Московского энергетического института».
Основой костных имплантов обычно служат титановые сплавы, поскольку этот металл хорошо приживается в организме. При этом чистый титан недостаточно прочен для постоянных нагрузок, возникающих в костях и суставах во время ходьбы и бега. Для повышения прочности в материал добавляют алюминий и ванадий, однако со временем эти примеси способны высвобождаться и вызывать воспаление окружающих тканей.
В качестве более безопасной добавки специалисты рассматривают ниобий, который не токсичен для организма и заметно повышает твердость материала. Использовать его как самостоятельную основу импланта сложно из-за трудностей обработки. Поэтому исследователи разрабатывают способы нанесения ниобия на готовые изделия из титана в виде тонкого покрытия, насыщенного кислородом.
Ученые СГТУ предложили формировать такой слой методом вакуумного напыления. В камеру помещали диски из технического титана, а напротив устанавливали кольцевую ниобиевую мишень, которую индукционным током нагревали до температуры свыше 2 тыс. градусов Цельсия. Испаряющийся ниобий оседал мельчайшими частицами и проникал в приповерхностный слой титана, а оптимальный режим обработки определили путем изменения силы тока и продолжительности эксперимента.
Испытания показали, что после нанесения покрытия твердость образцов стала более чем в шесть раз выше по сравнению с чистым титаном. По словам Александра Фомина, предложенный способ открывает возможности для создания более надежных и долговечных медицинских имплантов. Особое значение такие свойства имеют для ортопедии, где материал должен сочетать высокую прочность с совместимостью с тканями организма.