В Саратовском государственном техническом университете имени Ю. А. Гагарина разработали кислородно-насыщенное ниобиевое покрытие для титановых костных имплантов. Оно предназначено для повышения прочности изделий, увеличения срока их службы и снижения риска отторжения. Об этом пресс-служба вуза сообщила ТАСС.
Исследование проводилось под руководством Александра Фомина, заведующего кафедрой «Материаловедение и биомедицинская инженерия» Института машиностроения, материаловедения и транспорта СГТУ. Проект поддержан грантом Российского научного фонда. Научные результаты опубликованы в «Вестнике Московского энергетического института».
Экспериментальное покрытие представляет собой тонкий слой ниобия, внедренный в приповерхностную область титана. По итогам испытаний твердость обработанных образцов выросла более чем в шесть раз относительно чистого титана. В СГТУ рассчитывают, что такой подход позволит сделать импланты более долговечными и уменьшить вероятность их отторжения.
Титан хорошо совместим с тканями организма, поэтому его сплавы часто применяют при изготовлении костных имплантов. Вместе с тем чистый металл недостаточно устойчив к постоянным механическим нагрузкам, возникающим при ходьбе и беге. Для увеличения прочности в сплавы добавляют алюминий и ванадий, которые со временем могут высвобождаться и вызывать воспалительные процессы в соседних тканях.
Ниобий лишен указанного недостатка: в университете подчеркивают, что он не токсичен для организма и при этом способен многократно повысить твердость. Но изготовление имплантов полностью из ниобия затруднено из-за сложности обработки материала. Поэтому ученые работают с тонкими покрытиями, которые можно наносить на готовую титановую основу.
В ходе эксперимента титановые диски помещали в вакуумную камеру напротив кольцевой ниобиевой мишени. Ее нагревали индукционным током до температуры свыше 2 тыс. градусов Цельсия, в результате чего ниобий испарялся, оседал на образцах и проникал в их поверхностный слой. Исследователи меняли силу тока и длительность обработки, пока не определили оптимальный режим, а Александр Фомин связал применение технологии с перспективами создания прочных и биосовместимых имплантов для ортопедии.