Ученые Национального исследовательского технологического университета «МИСиС» совместно с канадскими коллегами из Института высших технологий при Университете Квебека разработали уникальные биосовместимые сплавы с эффектом запоминания формы и механическими характеристиками, аналогичными показателям костных тканей. Сплавы планируется применять в эндопротезировании, включая производство металлических имплантатов на 3D-принтерах.
В последнее время все большее применение находят биосовместимые титановые имплантаты, однако у них есть один существенный недостаток: высокая жесткость приводит к нарушению баланса в распределении нагрузок, в результате чего отмирают натуральные костные ткани. Чтобы этого не происходило, имплантаты должны обладать определенной упругостью, как настоящие кости. Новые материалы представлены в нескольких экспериментальных вариантах, включая титан-цирконий-ниобиевый и титан-цирконий-ниобий-танталовый сплавы с разными пропорциями образующих элементов. Вариант с добавкой тантала представляется наиболее перспективным ввиду повышенной стойкости к механической усталости.
«Материал обладает значением модуля Юнга на уровне 30-50 ГПа, а потому является сверхупругим и не препятствует получению необходимой для костной ткани нагрузки. Сплав обладает высокой коррозионной стойкостью. Возможно его использование в качестве альтернативы зарубежным изобретениям, широко применяемым в медицине. Вероятно, технологии на основе нового материала найдут применение в качестве функционального метода стабилизации при лечении различных дегенеративных заболеваний и деформаций позвоночника. Мне представляется, что разработанный новый сплав имеет очень большие перспективы в травматологии, ортопедии и вертебрологии», – рассказывает руководитель группы вертебрологии Центрального научно-исследовательского института травматологии и ортопедии имени Приорова Александр Кулешов.
Как поясняет старший научный сотрудник кафедры обработки металлов давлением НИТУ «МИСиС» Вадим Шереметьев, в настоящее время команда сотрудничает с промышленным партнером, компанией «Конмет», с целью отработки технологии получения заготовок в виде прутков круглого сечения. Прутки будут использоваться в производстве балок для систем транспедикулярной фиксации позвоночника, применяемых в лечении тяжелых форм сколиоза. Кроме того, ученые научились получать новые материалы в виде мелкодисперсных порошков, пригодных для использования в качестве расходных материалов для 3D-принтеров, работающих по технологиям селективного лазерного спекания (DMLS) и наплавления (SLM), а также электронно-лучевых аддитивных установок (EBM). Изготовление эндопротезов с помощью 3D-печати позволит добиваться высокой степени персонализации имплантатов.
