Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка технологии получения наноструктурированного материала на основе титана с регламентированной пористостью для био- и механически совместимых остеоинтегрирующих медицинских имплантатов.

Аннотация скачать
Постер скачать
Презентация скачать
Ключевые слова:
пористые материалы, титановые сплавы, водородная технология, термоводородная обработка, диффузионная сварка, пористость, остеоинтеграция, имплантаты, покрытия.

Цель проекта:
1. Создание нового класса пористых остеоинтегрирующих имплантатов и покрытий из титана. 2. Разработка научно-технических основ получения наноструктурированных остеоинтегрирующих пористых (НОП) материалов из волокон титана.

Основные планируемые результаты проекта:
1. Разработка технологии получения листового и пруткового НОП материала. Проект технологического задания на разработку пористых титановых имплантатов для замещения костных дефектов опорно-двигательного аппарата человека.
2. Получение экспериментальных образцов листов и прутков НОП материала со сквозной пористостью выше 50% и размером пор более 50 мкм.

Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции:
1. Разрабатываемый НОП материал предназначен для изготовления имплантатов (протезы тел позвонков, аугменты для замещения костных дефектов и т.п.) и покрытий (фиксирующие покрытия бедренных и вертлужных компонентов эндопротезов тазобедренного сустава и т.п.). Обеспечивает ускорение процессов остеоинтеграции и надежность фиксации монолитных элементов имплантатов.
2. Впервые для получения пористого титана используются волокна, полученные методом высокоскоростного затвердевания расплава. Повышение прочностных и пластических характеристик НОП материала производится по уникальной термоводородной технологии.
3. По геометрическим параметрам пористости, прочностным и пластическим характеристикам разрабатываемый НОП материал превосходит пористые титановые имплантаты и покрытия, производимые в России и за рубежом методами плазменного напыления, спекания и 3D-прототипирования.
4. НОП материал изготавливается из волокон титана диаметром от 20 до 1000 мкм, спекаемых в листовые и прутковые заготовки. Эти заготовки в виде полуфабрикатов или имплантатов подвергаются термоводородной обработке, обеспечивающей повышение контактной прочности и волокон НОП материала в целом. Это обеспечивает снижение риска разрушения и выкрашивания отдельных частиц материала в процессе эксплуатации.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
1. Результаты работы могут быть использованы при разработке остеоинтегрирующих имплантатов и покрытий эндопротезов для лечения травм и заболеваний опорно-двигательного аппарата человека. Потребителями продукта проекта должны стать предприятия, производящие медицинские изделия. Кроме медицинского направления результаты работы могут быть использованы в других областях экономики при разработке новых видов изделий, например для изготовления фильтров грубой и тонкой очистки агрессивных жидкостей и газов, фиксирующих элементов для технологического оборудования нефтехимической промышленности и других машиностроительных предприятий.

2.Создание технологии получения нового материала с более высоким комплексом характеристик работоспособности и невысокой стоимостью позволит разрабатывать новые виды имплантатов и расширить виды медицинских услуг, оказываемых населению. Работы могут развиваться в двух направлениях: для создания объемных имплантатов, замещающих костные дефекты и для фиксирующих остеоинтегрирующих покрытий имплантатов, например эндопротезов крупных суставов.

3. Результаты ПНИ должны стать основой для дальнейших ОКР и ОТР при разработке конкретных изделий из пористого титана и его сплавов.

4. Использование разработанных научно-технических принципов при производстве медицинских изделий позволит значительно уменьшить долю импортной продукции, усилить конкурентные позиции отечественной науки и бизнеса, а также снизить энерго- и материалоемкости производства/

Текущие результаты проекта:
Изучена кинетика насыщения заготовок НОП материала водородом. Установлены закономерности влияния температуры обработки и количества введенного водорода на структуру и свойства заготовок НОП материала. Оптимизированы режимы термодиффузмонного наводороживания и вакуумного отжига заготовок НОП материала. Показано, что использование термоводородной обработки для высокопористых (пористость более 50%) титановых материалов позволяет повысить прочностные и пластические характеристики спеченных заготовок более, чем в 1,5 раза.
По результатам выполнения работ на этапе подана заявка на изобретение и опубликованы 2 статьи в научно-технических изданиях, индексирующихся Scopus.