В рамках проекта «Реология интерфейса сверхэластичный сплав-покрытие-биологическая ткань», реализуемого учёными ТГУ при поддержке мегагранта правительства РФ, получены новые данные о структуре и механических особенностях никелид-титановых проволок. Результаты экспериментальных исследований представлены в статье Thickness Effects on the Martensite Transformations and Mechanical Properties of Nanocrystalline NiTi Wires, вышедшей в свежем номере журнала Nanomaterials (Q1).
Никелид-титановые проволоки и выполненные из него импланты с особым плетением будут использоваться для закрытия дефектов мягких тканей кожи, мышц, стенки кровеносных сосудов, сухожилий, связок, внутренних органов. Импланты такого назначения в условиях динамической физиологической среды механически должны вести себя подобно родным тканям пациента, то есть деформироваться и восстанавливать свою исходную форму.
– В ходе серии экспериментов, проведённых в 2022 году и описанных в новой статье, были изучены особенности мартенситных превращений и механические свойства никель-титановых проволок толщиной 40, 60 и 90 мкм с нанокристаллической структурой В2, – говорит один из авторов статьи, научный сотру4дник лаборатории сверхэластичных биоинтерфейсов ТГУ Гульшарат Байгонакова. – Установлено, что проволоки являются композитными и состоят из матрицы TiNi и поверхностного слоя TiO2 + TiNi3. Структурные методы показали, что матрица проволоки образована зернами размером до 20 нм. Метод измерения удельного электрического сопротивления при охлаждении и нагреве выявил двухстадийный характер мартенситного превращения.
Циклическое нагружение-разгрузка показало, что все образцы проявляли эффекты сверхэластичности и полностью восстанавливали свою форму при разгрузке от относительной деформации 4-8 процентов при комнатной температуре. Экспериментально установлено увеличение механических характеристик по толщине проволоки. Это было связано с изменением состава матрицы TiNi в процессе волочения.
Полная информация о результатах исследования представлена здесь.
В 2023 году на третьем этапе проекта, поддержанного мегагрантом правительства РФ, будут проведены доклинические испытания. Учёные ТГУ оценят совместимость имплантов с биотканями в исследованиях на клеточных культурах и с участием лабораторных животных. Наряду с этим будут проведены исследования на базе нескольких медицинских учреждений Томска.