Российские ученые улучшили сплав для костных имплантов

Российские ученые приступили к завершающему этапу испытаний никелида титана, модифицированного в газовой среде. Этот пористый сплав, полученный методом реакционного синтеза, часто применяют для костной пластики. Проведенные исследования помогли разработать газовую среду, в которой получается более выносливый сплав, способный выдерживать длительные физиологические нагрузки, что очень важно для создания костных имплантатов. Работа опубликована в журнале Materials. Исследование поддержано Российским научным фондом.

Создание оптимальных имплантационных материалов для костной пластики остается одной из сложных задач современного медицинского материаловедения. Сложности обусловлены существующими проблемами биомеханики костнопластических материалов, их коррозионной стойкости, а также деградации конструкций в тканевых жидкостях. Популярными остаются разнообразные сплавы, в большинстве своем не оказывающие влияние на биологические процессы, то есть биоинертные. Некоторые из них обладают уникальными характеристиками, сходными с таковыми у костной ткани, например упругостью. Кроме того, для лучшей биомеханической совместимости и остеоинтеграции, можно делать пористые материалы.

Ученые Томского государственного университета провели исследование деформационного поведения модифицированного пористого сплава никеля с титаном (никелида титана). Он был получен методом реакционного высокотемпературного синтеза и передан для проведения клинических испытаний на животных. Биомеханический аспект взаимодействия материала с живой системой был исследован методом квазистатического растяжения и изгиба. Результаты показали, что деформационное поведение пористого никелида титана так же, как и поведение монолитного сплава, является вязкоупругим и имеет свойства, подобные биологическим тканям.

Ученые из лаборатории медицинских сплавов и имплантатов с памятью формы Сибирского физико-технического института Томского государственного университета провели испытания образцов пористого никелида титана на выносливость, необходимые для клинического применения в составе новых имплантатов. 70% пористых образцов из сплава выдерживали миллион циклов деформации без разрушения, что является очень хорошим результатом для пористых коррозионно стойких материалов. В экспериментах на животных получены аналогичные результаты. Изготовленные из материала имплантаты выдержали более 15 миллионов циклов нагрузки. Эти испытания подтвердили высокую коррозионную выносливость нового материала в условиях живого биологического организма.

«Высокая выносливость и биоинертность пористого сплава, доказанная в результате клинических испытаний, позволят применять этот материал в новых оперативных методиках в онкологии и травматологии при замещении обширных дефектов костных структур», — прокомментировала Екатерина Марченко, кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник лаборатории медицинских сплавов и имплантатов с памятью формы Сибирского физико-технического института Томского государственного университета.