Данная информация предназначена для специалистов в области здравоохранения и фармацевтики. Пациенты не должны использовать эту информацию в качестве медицинских советов или рекомендаций.
Ученые разработали новый сверхупругий сплав для замены костных тканей
Российские материаловеды из НИТУ «МИСиС» разработали новый биосовместимый сплав на основе титана, циркония и ниобия, обладающий физико-механическими свойствами близкими к костной ткани. Полученный сплав может стать основой для современных костных имплантатов. Результаты проекта опубликованы в журнале Metals.
В реконструкции костных тканей особая роль отводится металлическим
биоматериалам. Один из самых популярных – титан. Проявляя биохимическую
инертность за счет поверхностной оксидной пленки, он, тем не менее, не
соответствует физико-механическим свойствам кости, что ведет к экранированию
(снятию) напряжений и охрупчиванию близлежащих костных тканей.
Решением данной проблемы является создание металлических сплавов, способных
воспроизводить поведение заменяемой кости под нагрузкой. Подобные сплавы должны
демонстрировать сверхупругость – способность обратимо накапливать значительные
напряжения (пружинить). Для получения максимальной сверхупругости необходимо
точно подобрать фазовый состав сплава при комнатной температуре, что возможно с
помощью регулирования химического состава сплава.
«В нашей работе мы изучили структуру и функциональные свойства нескольких
сплавов системы Ti-Zr-Nb с повышенным содержанием циркония. Ожидалось, что
изменение соотношения этих элементов должно помочь найти оптимальный фазовый
состав, что приведет к ярко выраженной сверхупругости при комнатной
температуре», – рассказал аспирант iPhD «Биоматериаловедение» НИТУ «МИСиС» Данил
Барилюк.
Как отмечают разработчики, в ходе работы были получены образцы четырех новых
сплавов системы Ti-Zr-Nb с разным процентным соотношением циркония и ниобия. Их
микроструктура и механические свойства были тщательно изучены и
проанализированы.
«Сплав с составом Ti-41%Zr-12%Nb продемонстрировал высокую пластичность с
относительным удлинением до разрушения более 20%, а полная обратимая деформация
сплава составила более 6%. Полученные результаты свидетельствуют о том, что
данный материал является одним из наиболее перспективных сверхупругих сплавов в
системе Ti-Zr-Nb», – заключил Данил Барилюк.
В настоящее время научный коллектив продолжает серию испытаний в целях
оптимизации технологии получения сплава для промышленного импортозамещающего
применения.
«В рамках реализации проекта «Приоритет-2030» в НИТУ «МИСиС» создан консорциум
«Инженерия здоровья», одна из задач которого – подготовка ученых, ведущих
разработки на стыке материаловедения, биологии и медицины. Мы активно привлекаем
студентов к реализации исследований в области разработки новых способов
диагностики и лечения тяжелых заболеваний, создания новых изделий медицинского
назначения», - пояснил Федор Сенатов, к.ф.-м.н., директор НОЦ биомедицинской
инженерии, руководитель образовательной программы iPhD «Биоматериаловедение»
НИТУ «МИСиС».