В Томске работают над материалом с упругостью человеческой кости

Ученые томского Института физики прочности и материаловедения (ИФПМ) работают над получением биоинертных сплавов с низким модулем упругости для производства медицинских имплантатов.

Сегодня самый распространенный материал для имплантатов — технически чистый титан, модуль упругости которого составляет около 120 гигапаскалей. У керамики, которая тоже используется широко, этот показатель еще больше — 200 гигапаскалей. При этом, если модуль упругости материала больше, чем у костной ткани, большая часть нагрузки перераспределяется на имплантат, что приводит к процессу биодеградации кости. Проблему решают путем создания сплавов с никелем, однако этот металл вреден для организма.

«Мы занимаемся сплавами системы титан — ниобий, которые при определенном содержании второго компонента (ниобия) имеет модуль упругости порядка 55 гигапаскалей, что сопоставимо с костной тканью. На выходе должен получиться новый биосовместимый материал с высокими механическими характеристиками, пригодный для изготовления любых имплантатов», — говорит технолог 1-й категории лаборатории физики наноструктурных биокомпозитов ИФПМ Иван Глухов.

Задачу получения сплава с нужными свойствами осложняет большая разница температур плавления титана и ниобия, поэтому для получения сплавов системы титан-ниобий предложен метод плавки релятивистским пучком электронов вне вакуума. Материал для исследований производятся совместно с коллегами из института ядерной физики, НГТУ, а также с помощью партнеров в Китае. Затем ученые в Томске улучшают механические свойства полученного материала, комбинируя разные методы.

«Для получения сплава мы используем различные методы порошковой металлургии: электродуговую плавку и плавку высокоэнергетическим электронным пучком, подбирая оптимальные режимы, а затем улучшаем механические свойства полученных сплавов, используя интенсивную пластическую деформацию», — рассказал Иван Глухов.

Работа над проектом распланирована на два года. За это время будет разработана технологическая цепочка производства сплава, а затем ученые передадут материал для тестирования на биосовместимость специалистам из Германии или Сибирского медуниверситета.