Регистрация / Вход
Прислать материал

Исследование пеноматериалов на основе титановых сплавов для медицинских имплантатов с улучшенной биосовместимостью

ФИО: Коробкова А.А.

Направление: Современные материалы и технологии их создания (У.М.Н.И.К.)

Институт: Научно-образовательный центр наноматериалов и нанотехнологий

Одной из важных задач современного медицинского материаловедения является разработка высокобиосовместимых материалов для костных имплантатов различного назначения. В этом направлении представляется перспективной разработка пористых материалов (пеноматериалов) на основе сплавов титана, в т.ч. обладающих эффектом сверхупругости, которые позволят достичь повышенного комплекса свойств конечных изделий.

В частности, новые материалы обладают высокой биомеханической совместимостью с костной тканью, т.к. по своей макроструктуре, механическим свойствам и деформационному поведению они приближены к характеристикам костной ткани. При этом сохраняется свойство биохимической совместимости материала, которая обеспечивается безопасным химическим составом сплава, а также пассивным состоянием его поверхности в среде организма. Более того, управляя параметрами пористой структуры сплава, можно получить материал для замены разных типов костной ткани, а также материал с биоактивной поверхностью, которая улучшает взаимодействие имплантата с окружающей костной тканью.

В связи с этим, в рамках настоящего проекта была поставлена задача получения пеноматериалов на основе титана и сверхупругого сплава системы Ti-Nb-Zr с высоким комплексом служебных свойств и подбора режима модификации поверхности для повышения их биоактивности.

Металлические пеноматериалы возможно получать с использованием технологий порошковой металлургии, в частности, для исследуемых сплавов успешно опробован метод удаляемого порообразователя; образец полученного материала представлен на рис. 1. В качестве сырья для изготовления порошка из сплава Ti-Nb-Zr будет использован слиток диаметром около 50 мм массой не менее 5 кг, технология получения которого отработана в НИТУ «МИСиС» при участии автора.

Рисунок 1 – Образец пеноматериала Ti-Nb-Zr

По результатам анализа литературных данных выбраны несколько распространенных методов модификации поверхности пористых титановых сплавов медицинского назначения, в т.ч. химическая и/или термическая обработка по определенным режимам. Проведена пробная обработка образцов титана.

Ранее автором были успешно отработаны методики определения параметров пористой структуры титановых пеноматериалов, такие как плотность, пористость, удельная поверхность и проницаемость, которые будут активно использоваться при выполнении работ по проекту.

В рамках настоящего проекта запланировано исследование структуры и свойств, а также коррозионной стойкости пеноматериалов с модифицированной по различным режимам поверхностью, в результате чего можно будет рекомендовать оптимальную схему обработки готового изделия.

Результаты выполнения проекта будут зарегистрированы в качестве ноу-хау.

Автор выражает благодарность инженеру каф. ПДСС В.А. Шереметьеву и с.н.с. ЦНН Ю.С. Жуковой за помощь в проведении предварительных работ и обсуждении их результатов.