В России улучшили титановый сплав для протезов
Ученые снизили его жесткость в 1,5 раза.
Титановый сплав, который используют для создания костных имплантатов, сделали менее жестким – показатель снизился в 1,5 раза. Усовершенствованный материал не содержит вредных элементов.
Ученым УрФУ с коллегами из Москвы удалось модернизировать титановый сплав, который используют для создания костных имплантатов. После ряда специальных обработок жесткость материала снизилась в 1,5 раза по сравнению с другим широко используемым в медицине титановым сплавом. Кроме того, данный сплав не содержит вредных элементов, которые могли бы ограничить биосовместимость вещества с организмом. Улучшенный титановый сплав будет полезен в травматологии и ортопедии, например при переломе стопы, бедренной кости.
Проблема существующих титановых сплавов для создания костных имплантатов состоит в том, что они содержат значительное количество химических элементов, которые снижают биосовместимость вещества с организмом человека, например алюминий и ванадий. Это может привести к побочным эффектам – аллергическим, токсическим, мутагенным и другим реакциям. Помимо этого, многие сплавы имеют чрезвычайно высокую жесткость относительно жесткости кости: дело в том, что материал, из которого изготавливается имплантат, должен обладать максимально схожими с костью механическими свойствами – прочностью, пластичностью, упругостью. Если материал будет слишком жестким, то на границе кости и имплантата может произойти атрофия и деградация костной ткани, из-за этого в кости может появиться трещина и разрушение.
В качестве образца для исследования ученые использовали титановый сплав Ti-39Nb-7Zr. При помощи метода ротационной ковки специалисты обработали сплав при температуре 450 С°. Это позволило изменить его структуру – микрочастицы (зерна) вещества уменьшились примерно в 5-7 раз – с 2,5 тыс. – 3,5 тыс. нанометров до 500 нанометров. Таким образом вещество стало прочнее и эластичнее. Сочетание этих свойств приблизило полученный сплав к широко используемому в медицине сплаву Ti-6Al-4V, однако, помимо этого, новый сплав менее токсичный.
В исследовании принимали участие ученые Уральского федерального университета и специалисты Института металлургии и материаловедения РАН им. А.А. Байкова.
Источник: nauka.tass.ru
