Специалисты лаборатории «Материаловедение» Московского авиационного института (МАИ) работают над новой технологией создания медицинских имплантатов. Разработка позволит повысить надежность компонентов эндопротезов тазобедренного сустава и существенно снизить затраты на их производство. Проект реализуется при поддержке Российского научного фонда.
Одним из ключевых требований к современным эндопротезам является надежная фиксация в костной ткани без использования специального костного цемента. Для этого на поверхность имплантата наносится пористое покрытие, в которое прорастает костная ткань, обеспечивая прочное сцепление.
Сегодня для создания таких покрытий применяются плазменное напыление, диффузионная сварка или 3D-печать. Однако эти методы имеют свои ограничения. Как отмечает руководитель проекта, доцент Ольга Гвоздева, при напылении и сварке сложно контролировать размер пор, а 3D-печать, хоть и дает предсказуемый результат, остается слишком дорогой для массового производства.
«Исследования в этой области остаются актуальными: необходимо создать материал, который позволит снизить себестоимость эндопротеза, а также сократить число повторных хирургических вмешательств для устранения возникших осложнений», — подчеркнула Гвоздева.
Ученые МАИ предложили новый способ формирования пористой архитектуры поверхности. В основе технологии — использование порошков титановых сплавов ВТ1-0 и ВТ6 с частицами разного размера. ВТ1-0 (технически чистый титан) обеспечивает исключительную коррозионную стойкость и биосовместимость, а ВТ6 (с добавлением алюминия и ванадия) способен выдерживать высокие нагрузки. В качестве связующего материала выступает поливиниловый спирт, а роль порообразователя выполняет обычная поваренная соль (хлорид натрия).
Для создания покрытия планируется использовать порошки трех фракций — от крупных (250–300 мкм) до мелких (25–50 мкм). Это позволит точно регулировать долю пор, их размер и расположение.
Процесс производства выглядит следующим образом: на шероховатые пластины наносится смесь порошка, связующего и порообразователя. Затем смесь прессуют и выжигают из нее связующее вещество и соль. Завершающий этап — высокотемпературный вакуумный отжиг, который формирует прочный контакт как между покрытием и основой, так и между частицами порошка.
«Для формирования пористого покрытия достаточно стандартного доступного оборудования — механического пресса и вакуумной электропечи, что делает технологию простой и экономически выгодной», — отметила Ольга Гвоздева.
На текущем этапе ученые проводят экспериментальные исследования: они изучают соотношение пропорций компонентов, влияние усилий прессования на размер пор и архитектуру поверхности. В дальнейшем планируется продолжить серию экспериментов, чтобы отработать параметры технологии и подготовить ее к масштабированию.
Результаты проекта могут быть востребованы предприятиями, выпускающими медицинские изделия для травматологии и ортопедии. Внедрение технологии позволит снизить себестоимость компонентов эндопротезов бесцементной фиксации, улучшить их свойства и повысить качество и надежность изделий в целом.
Источник: пресс-служба МАИ
