В Университете МИСИС предложили более эффективную технологию получения титанового сплава нового поколения. Результаты позволят в будущем с помощью 3D-печати создавать более прочные эндопротезы тазобедренных суставов, которые не содержат легирующих компонентов, а также не вызывают негативных иммунных реакций со стороны организма и учитывают физиологические особенности пациентов. Это, в свою очередь, поможет избежать повторных операций по замене имплантата у многих пациентов.
Материалы, из которых изготавливают современные эндопротезы суставов, обладают высокой прочностью и хорошей приживаемостью в организме человека, поэтому срок их службы составляет в среднем 15–20 лет, в ряде случаев пациенты используют их до 30 лет, но в современной практике эндопротезирования тазобедренного сустава в последнее время наблюдается рост повторных операций.
Создано и исследовано большое количество бета-сплавов титана, но они имеют ряд недостатков: высокая стоимость легирующих материалов, невозможность механического упрочнения, сложный процесс термической и термомеханической обработки, широкий интервал кристаллизации не позволяющий получить сферические порошки и осуществить 3D-печать персонифицированных образцов. Все это существенно снижает потенциал применения бета-сплавов.
В обычных случаях компьютерный подбор эндопротезов происходит в банке данных, насчитывающем более 40 000 протезов, без учета физиологических особенностей пациентов, из-из чего хирургу требуется дополнительное время для того, чтобы точно расположить конструкцию. Длительное протезирование во время операции повышает вероятность инфицирования, повреждения тканей или осложнений, связанных с самим протезом. Основная причина таких проблем – простая топология эндопротеза.
- Руководитель исследования, к.т.н. Василий Баутин, доцент кафедры металлургии стали, новых производственных технологий и защиты металлов НИТУ МИСИС
Ранее международный коллектив ученых из НИТУ МИСИС, университетов Австрии и Японии представил биомедицинский альфа-бета титановый сплав из титана, железа, меди и олова, обладающий высокими механическими свойствами, также он не содержит компонентов, вызывающих негативные иммунные реакции со стороны организма.
В новой работе исследователи Университета МИСИС изучили влияние селективного лазерного плавления на него. Это процесс выборочного плавления слоев металлического порошка с помощью лазерного луча, что позволяет точно контролировать микроструктуру и свойства изготовленных элементов. Ученые выявили оптимальный технологический режим изготовления, при котором получаются наиболее подходящие по механическим характеристикам образцы без трещин и обладающие высоким сопротивлением к коррозии в биологической среде. Подробности исследования описаны в научном журнале Heliyon (Q1).
«Мы провели оценку коррозионных и антибактериальных свойств разработанного сплава. В дальнейшем продолжим исследовать влияние режимов термической обработки на механические и коррозионные свойства исследуемых образцов, полученных с помощью 3D-печати.
- Владислав Задорожный, к.т.н., доцент кафедры физического материаловедения НИТУ МИСИС
Выявленный оптимальный режим изготовления может быть полезен при разработке новых биомедицинских сплавов, которые станут основой персонализированных эндопротезов, создаваемых с использованием аддитивных технологий для замены ортопедических имплантатов старого поколения.
«Университет МИСИС – ведущий вуз страны в области создания, внедрения и применения новых технологий и материалов. Исследования и разработки наших ученых-материаловедов получили широкое признание и активно применяются в промышленности как в России, так и за рубежом. Создание новых материалов с заданными свойствами для медицины сегодня имеет одно из приоритетных значений для национальной экономики: биомедицинская инженерия – стремительно развивающаяся сфера, требующая ускоренной коммерциализации новых продуктов, внедрения новых технологий. Метод получения сплава для эндопротезов, разработанный учеными НИТУ МИСИС под руководством к.т.н. Василия Баутина, в будущем позволит изготавливать имплантаты с учетом индивидуальных особенностей пациента, значительно сократит количество ревизионных операций.
- Алевтина Черникова, ректор НИТУ МИСИС
Нет комментариев