Импланты из медицинских сплавов являются главным инструментом восстановительной хирургии кости. Но даже при удачном приживлении импланта существует риск последующего отторжения конструкции из-за ее коррозии. Материаловеды Томского государственного университета осваивают новые методики электрохимического анализа и проводят исследования образцов на базе Института физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина РАН (ИФХЭ РАН). Полученные данные позволят надежно защитить импланты от коррозии и существенно продлить срок их эксплуатации.
– Чтобы улучшать импланты и придавать новые свойства, необходимые комплексные исследования, – поясняет научный сотрудник лаборатории сверхэластичных биоинтерфейсов ТГУ Арина Шишелова. – Одним из неотъемлемых методов оптимизации поверхности имплантов является исследование коррозийной стойкости сплавов. Для имплантов человеческий организм является агрессивной хлорсодержащей средой, и важно знать, как в ней себя ведет имплант. Даже если он имеет превосходные механические свойства, то под действием коррозии может разрушиться, то есть срок его эксплуатации значительно сократится.
Эти процессы будут иметь негативные последствия для пациента, поскольку потребуется повторная операция. Чтобы снизить риск повреждения конструкции, материаловеды ТГУ осваивают технологии электрохимического анализа на базе ИФХЭ РАН – института, специализирующегося на исследовании коррозионных свойств сплавов и защите материалов от коррозии.
– Для отработки методики мы подготовили разные типы наших образцов из никелида титана, – говорит Арина Шишелова. – Исследование проводили в растворе Рингера, который имитирует биологическую среду организма. Проведенные эксперименты помогут определить, какой состав сплава обеспечивает максимальную устойчивость материала к агрессивной среде человеческого организма, требуется ли модификация поверхности импланта либо, если она была, получить объективные данные об эффективности защиты поверхности.
Применение совокупности различных методов позволяет ученым ТГУ создавать импланты с повышенной биомеханической совместимостью. Так, совместно с коллегами из ИСЭ СО РАН материаловеды ТГУ разработали технологию нанесения покрытий из гидроксиапатита и фосфатов кальция на импланты из никелида титана методом плазменно-ассистированного ВЧ-распыления порошковых мишеней. Новый подход позволил ускорить сроки приживаемости имплантов в два раза.
Наряду с этим ученые лаборатории сверхэластичных биоинтерфейсов ТГУ при поддержке мегагранта правительства РФ разработали уникальный метод, позволяющий оптимально подбирать физические характеристики импланта под «родные» ткани пациента. Ученые также создали атлас-классификатор материалов и биотканей, который упрощает работу материаловедов и хирургов.