Российские материаловеды создали пористый материал на основе сверхупругого титанового сплава, механические характеристики которого значительно ближе к костной ткани, чем у традиционных металлических имплантатов. Разработка должна обеспечить более равномерное распределение нагрузки и уменьшить износ изделий. Об этом сообщает ТАСС со ссылкой на пресс-службу НИТУ МИСИС.
Младший научный сотрудник НИТУ МИСИС Константин Лукашевич пояснил, что чрезмерно жесткий имплантат принимает на себя основную нагрузку. Это способно вызвать эффект экранирования напряжения и постепенное разрушение окружающей костной ткани. Поэтому разработчики стремились получить сочетание свойств, при котором имплантат и кость работают как единое целое.
Ортопедические имплантаты обычно производят из материалов на основе титана, отличающихся биологической совместимостью и устойчивостью к коррозии. Чтобы повысить прочность и износостойкость конструкций, в сплавы вводят ванадий, алюминий, цирконий и ниобий. Еще одним способом изменения механических характеристик становится создание пористой структуры.
Пористость помогает устранить избыточную жесткость титановых сплавов, которая приводит к неравномерному распределению нагрузки между имплантатом и костью. Специалисты определили условия трехмерной лазерной печати для изготовления трех вариантов таких материалов с различной архитектурой. Метод позволяет формировать тонкие пористые элементы заданной геометрии.
Заведующий лабораторией сплавов с памятью формы НИТУ МИСИС Вадим Шереметьев сообщил, что ученые подобрали технологическое окно печати, ограничивающее количество дефектов. При работе учитывалась взаимосвязь сплава, макроструктуры и свойств. Для пористых имплантатов одновременно важны точность изготовления, подходящая жесткость и устойчивость к продолжительным циклическим нагрузкам.
Первые испытания напечатанных конструкций позволили выбрать структуру пор и архитектуру материала из титана, циркония и ниобия. Полученный вариант сочетает прочность, пористость и сопротивление циклическому сжатию лучше существующих имплантатов из сплава титана, алюминия и ванадия. В перспективе разработка позволит повысить надежность имплантатов и их совместимость с костями пациентов.