Российские ученые создали биосовместимый титановый сплав с эффектом сверхупругости методом 3D‑печати

С помощью усовершенствованной технологии, созданной специалистам Университета МИСИС в сотрудничестве с коллегами из Канады, удалось впервые в мире получить эффект сверхупругости в биосовместимом титановом сплаве для ортопедических имплантатов после 3D-печати. Технология уже запатентована, разработка в перспективе обеспечит эффективную замену поврежденной костной ткани.

«Биомедицинская
инженерия — стремительно развивающаяся отрасль, требующая внедрения новых
технологий и вывода на рынок новых продуктов. Исследователи Университета МИСИС
под руководством выдающегося ученого, д.ф.-м.н., профессора Сергея Прокошкина
запатентовали получение титановых сплавов с памятью формы методом 3D-печати,
который в перспективе может стать основой для массового применения в ортопедии и
травматологии индивидуализированных имплантатов. Лазерная печать обеспечивает
точное воспроизведение требуемой формы медизделия, а модифицированный состав
материала — необходимые для практического использования комплекс
физико-химических свойств и биологическую совместимость», — рассказала ректор
НИТУ МИСИС Алевтина Черникова.

Персонализированные имплантаты — одно из приоритетных направлений
биомедицинского материаловедения. Для таких изделий особенно важно обеспечить не
только прочность и коррозионную стойкость, но и механическое поведение, близкое
к костной ткани.

«Титановые сплавы, в том числе с эффектами памяти формы и сверхупругости, при
аддитивном производстве зачастую теряют часть функциональных свойств из-за
изменений химического состава при распылении порошка и лазерном плавлении. Для
решения этой задачи мы целенаправленно скорректировали задаваемый состав еще на
этапе выплавки, увеличив содержание титана и снизив количество циркония и
ниобия. Эта мера позволила скомпенсировать потерю титана в последующем
производственном цикле и получить в изделии целевой состав — Ti-18Zr-15Nb», —
сказал д.т.н. Вадим Шереметьев, заведующий лабораторией сплавов с памятью формы
НИТУ МИСИС.

Образцы сплавов, изготовленные методом селективного лазерного плавления,
продемонстрировали ряд уникальных преимуществ. В частности, их модуль упругости
существенно ближе к показателям костной ткани по сравнению с традиционными
титановыми сплавами, полученными с помощью традиционных методов. С подробными
результатами исследований можно ознакомиться в научном журнале Materials Letters
(Q2).

«Новый подход позволил впервые в мире получить эффект сверхупругости с высокой
обратимой деформацией в биосовместимом сплаве Ti-Zr-Nb нового поколения,
изготовленном методом селективного лазерного плавления. Значимость этого
результата несомненна, так как сверхупругость важна для ортопедических
конструкций, которые подвергаются циклическим нагрузкам и требуют высокой
податливости после разгрузки. В будущем мы планируем развить направление
персонализированных изделий с заданной внутренней архитектурой, адаптированной
под конкретного пациента», — поделился д.ф.-м.н. Сергей Прокошкин, научный
руководитель лаборатории сплавов с памятью формы НИТУ МИСИС.

В настоящее время образцы сплава, изготовленные на производственной площадке
партнерской организации ООО «КОНМЕТ», проходят доклинические исследования, после
успешного завершения которых планируется переход к клиническим испытаниям.

Источник: remedium.ru