Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка технологических основ получения и управления функциональными свойствами сверхупругих наноструктурных титановых сплавов для создания высокобиосовместимых конструкций костных имплантатов

Номер контракта: 14.578.21.0115

Руководитель: Филонов Михаил Рудольфович

Должность руководителя: Заведующий лабораторией Материалов медицинского назначения

Докладчик: Жукова Юлия Сергеевна, старший научный сотрудник

Организация: федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС"
Организация докладчика: федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС"

Аннотация скачать
Постер скачать
Ключевые слова:
титановые сплавы, имплантаты, биосовместимость, сверхупругость, пористые материалы, безникелевые сплавы, низкомодульные сплавы

Цель проекта:
Основной задачей ПНИЭР является разработка технологии получения высокобиосовместимого материала для изготовления металлических конструкций для дентальной и ортопедической имплантологии. Цель выполнения ПНИЭР - разработка технологии получения сплавов на основе Ti-Zr для создания сплошных и пористых материалов для стоматологических и ортопедических имплантатов заданной формы и с управляемой внутренней структурой.

Основные планируемые результаты проекта:
В результате выполнения ПНИЭР будут получены сплошные и пористые материалы на основе сверхупругих сплавов на основе Ti-Zr, обладающие наилучшей биомеханической и биохимической совместимостью с костной тканью различного типа (плотная, трубчатая), а также методики получения и управления свойствами новых материалов, экспериментальные образцы стоматологическим имплантатов.
Ожидаемые результаты в целом соответствуют и в ряде случаев превышают мировой уровень.

Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции:
Разрабатываемые в ходе проекта композиции наноструктурных сверхупругих трех- и четырехкомпонентных сплавов на основе Ti-Zr (далее - сплавы на основе Ti-Zr), в т.ч. пористых однородных и градиентных материалов, а также лабораторные технологии их получения, должны быть предназначены для создания нового класса биосовместимых металлических материалов, изделия из которых будут вызывать минимально возможную негативную реакцию организма при имплантации (в краткосрочной и долгосрочной перспективе).

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
Перспективными материалами для изготовления внутрикостных имплантатов являются сплавы на основе системы титан-цирконий, дополнительно легированные ниобием и/или танталом для повышения комплекса функциональных свойств, таких как характеристики сверхупругого поведения и величина модуля Юнга, что в сочетании с правильно подобранным режимом термомеханической обработки позволяет добиться высокой степени схожести деформационного поведения имплантируемой конструкции с таковым для плотной (кортикальной) костной ткани.
Создание пористых структур на основе сплава Ti-Zr позволит в достаточной степени воспроизвести механическое поведение пористой (трабекулярной) костной ткани. Кроме того, развитая открытая пористость такого материала будет способствовать прорастанию костной ткани
во внутренние области имплантата, что обеспечит наилучшую интеграцию и фиксацию конструкции.
Управление структурой пористого материала в ходе синтеза и последующей обработки позволит адаптировать конечное изделие под индивидуальные особенности пациента.
Результаты проекта, в первую очередь – сплошные и пористые материалы из сплавов на основе Ti-Zr, будут востребованы российскими компаниями-производителями имплантатов (например, ООО «Конмет», Москва), что будет активно способствовать качественному импортозамещению.

Текущие результаты проекта:
Результаты, полученные за счет средств субсидии
Подготовлен обзор современной литературы по тематике исследований (монографии, статьи, патенты и др.).
Выбран и обоснован оптимальный вариант решения задач проекта (методы выплавки слитков, получения металлического порошка, формирования изделий сложной формы; схема ТМО; методы экспериментальных исследований).
Разработаны лабораторные методики подготовки образцов сплошных и пористых сплавов на основе Ti-Zr для исследований и испытаний, термомеханической обработки сплавов на основе Ti-Zr, получения сплошных сплавов на основе Ti-Zr.
Произведен теоретический поиск перспективных составов сплавов на основе Ti-Zr.
Изготовлены экспериментальные образцы сплошных сплавов на основе Ti-Zr.
Экспериментально оценена возможность управления структурой и свойствами сплавов на основе Ti-Zr методами ТМО.
Проведены патентные исследования по ГОСТ Р 15.011-96.

Результаты, полученные за счет за счет внебюджетных средств
Апробированы различные технологии получения слитков сплавов на основе Ti-Zr (вакуумная электродуговая плавка, вакуумная индукционная плавка).
Экспериментально подобраны перспективные составы сплавов на основе Ti-Zr.
Проведены выплавка и оценка качества пробных слитков сплавов на основе Ti-Zr.
Разработана лабораторная методика получения высококачественных слитков сплавов на основе Ti-Zr оптимальных составов методом вакуумной электродуговой плавки с нерасходуемым электродом.
Проведена предварительная термомеханическая обработка полученных сплавов на основе Ti-Zr с использованием комплекса Gleeble 3800.