Исчезающий без следа сплав для временных имплантатов разработали ученые

Российские ученые представили новый биодеградируемый сплав на основе железа, перспективный для создания медицинских имплантатов в ортопедии, онкологии и ветеринарии. Добавление кремния и применение высокого давления при обработке позволили ускорить растворение почти в два раза. При дальнейшем внедрении в практику материал способен растворяться в организме за 1–2 года без необходимости повторной операции.

Разработка биорезорбируемых — постепенно разрушающихся в организме — сплавов на основе железа для временных медицинских имплантатов становится все более актуальна. Их не нужно извлекать из тела пациента после заживления травмы, что исключает необходимость проведения повторного хирургического вмешательства и существенно сокращает период восстановления и нетрудоспособности больного. Но число нетоксичных элементов, которые можно добавить в сплав медицинского назначения, очень ограничено.

Ученые НИТУ МИСИС, НМИЦ онкологии им. Н. Н. Блохина, ФИАН, ИОФ РАН, Белгородского государственного университета и Ляонинской академии материалов исследовали, как кремний и высокое давление на этапе обработки влияют на микроструктуру и биодеградацию сплавов на основе железа и марганца. Чтобы получить подходящую структуру, авторы деформировали образцы кручением в условиях высокого давления, почти в 60 тысяч раз превышающего атмосферное, при этом меняя температуру обработки.

Эксперимент показал, что при воздействия высокого давления на образец кремний способствовал протеканию мартенситного превращения — процесса, при котором все атомы одновременно смещаются относительно друг друга на расстояние меньше междуатомного. Исследователи обнаружили, что полученная с помощью кремния мартенситная структура повышает скорость деградации образцов в два раза. То есть, изделие из нового сплава может раствориться в течение 1–2 лет. Подробности исследования опубликованы в в журнале Crystals (Q2).

Авторы планируют масштабировать разработку для получения прототипов изделий и проведения клинических исследований на животных и людях. Полученные материалы перспективны для ортопедии, челюстно-лицевой ортопедии, онкологии, а также для ветеринарной практики.

Исследование проводилось сотрудниками ИМЕТ РАН при участии ученых из Национального медицинского исследовательского центра онкологии им. Н.Н. Блохина, Национального исследовательского технологического университета «МИСИС», Физического института им. П.Н. Лебедева РАН, Института общей физики им. А.М. Прохорова РАН, Белгородского государственного университета и Ляонинской академии материалов (Китай) и поддержано грантом Российского научного фонда.