Учёным из Университета МИСИС в работе помогали коллеги из Канады, сообщает remedium. Новая технология уже запатентована, с её помощью планируют производить эффективные и долговечные имплантаты для ортопедии и травматологии.
Заведующий лабораторией сплавов с памятью формы НИТУ МИСИС, доктор технических наук Вадим Шереметьев рассказал Metro, что в разработке новых биосовместимых металлических материалов для изготовления ортопедических имплантатов заинтересованы последние 40 лет.
– Эта проблема широко освещается в отечественной и зарубежной литературе. Титановые сплавы, в том числе с эффектами памяти формы и сверхупругости, при производстве зачастую теряют часть функциональных свойств из-за изменений химического состава при распылении порошка и лазерном плавлении. Чтобы решить эту задачу, мы целенаправленно скорректировали задаваемый состав ещё на этапе выплавки, увеличив содержание титана и снизив количество циркония и ниобия. Это позволило снизить потери титана в следующем цикле и получить наш уникальный целевой состав Ti-18Zr-15Nb.
По словам учёного, работа по разработке безникелевых титановых сплавов с памятью формы для биомедицинского применения началась в НИТУ МИСИС ещё в 2007 году под руководством профессора Сергея Прокошкина. В 2015-2016 годах удалось разработать целевой состав, после чего сплав был представлен для промышленного применения. Технологические основы изготовления и обработки сплавов вошли в докторскую диссертацию Вадима Шереметева.
Результаты исследований показали, что у сплавов, изготовленных методом селективного лазерного плавления, есть уникальные преимущества. В частности, их модуль упругости существенно ближе к показателям костной ткани – по сравнению с традиционными титановыми сплавами.
В то же время в лаборатории проводились доклинические исследования на животных – кроликах, мышах и морских свинках. На них проверяли цитоксичность и санитарно-химическое влияние на клетки, а также действие сплава на организм в целом.
– Мы вели разработки в тесном сотрудничестве с ведущим отечественным производителем титановых имплантов. Полученные результаты многократно обсуждали на заседаниях консорциума “Инженерия здоровья” с привлечением ведущих клиницистов и нейрохирургов из НМИЦ ТО им. Н.Н. Приорова, НИИ скорой помощи им. Н.В. Склифосовского, Научного центра неврологии, – пояснил Вадим Шереметьев.
В МИСИС отметили, что эта разработка уникальна, потому что сверхупругость важна для ортопедических конструкций, которые подвергаются циклическим нагрузкам и требуют высокой податливости. В будущем университет планирует развивать направление персонализированных изделий с заданной внутренней архитектурой, адаптированной под конкретного пациента.
Хирург-ортопед Антон Семенов рассказал Metro, что в своей практике использует, в основном, импортные материалы.
– Это довольно примитивные импланты: шурупы, штифты, пластины. Совместимость с костной тканью, скорее, важна при эндопротезировании – это хирургическая процедура, при которой изношенные или повреждённые части сустава заменяют на искусственные компоненты. Для нас главное – качество металла. Но о наших, российских разработках, мы слышали. Надеюсь, что новый сплав будет не менее качественным, потому что это высокая ответственность.