Новая методика улучшит сплав для челюстно-лицевых имплантатов

В НИТУ МИСИС нашли методику, которая улучшает баланс прочности и пластичности биоразлагаемого магниевого сплава. Его используют в современной биомедицине, в частности, для челюстно-лицевых имплантатов.

После операции такой материал постепенно растворяется в организме человека. Фиксирующие элементы (винты, пины, пластины), выполненные из магниевого сплава, полностью заменяет вновь сформировавшаяся ткань. Поэтому повторная операция по удалению временных элементов из организма не требуется.

По словам ученых, сплав магния, цинка и галлия (Mg—Zn—Ga) очень интересен для исследований. Добавление цинка и галлия улучшает механические и коррозионные свойства, Это позволяет сохранить целостность имплантата в течение определенного времени необходимого для процесса заживления. Цинк способствует упрочнению материала, а галлий улучшает его пластичность. Кроме того, он способствует увеличению плотности костной ткани. Такой сплав по своим характеристикам гораздо ближе к костной ткани человека, чем титановый.

«Сплавы на основе магния относятся к группе материалов с хорошей биосовместимостью. Они вызывают минимальные побочные реакции при контакте с тканями организма. Преимущество магния в близком к человеческой кости модуле упругости, что снижает риск снижения плотности костной ткани из-за большой нагрузки на имплантат», — отметил руководитель исследования Александр Комиссаров, заведующий лабораторией «Гибридные наноструктурные материалы» НИТУ МИСИС.

«Важно предотвратить возникновение токсичных соединений при разложении биоразлагаемых металлов. Обычно магний, цинк и галлий не представляют опасности для организма. Однако процесс коррозии магния сопровождается выделением водорода, что может привести к образованию газовых карманов вокруг имплантата. Наша задача — минимизировать это негативное влияние», — рассказала Анна Ли, инженер лаборатории «Гибридные наноструктурные материалы» НИТУ МИСИС.

Ученые установили, что самый эффективный способ улучшения механических свойств и стойкости биорезорбируемого сплава Mg—Zn—Ga  — это горячая экструзия с последующим волочением, то есть выдавливание расплавленного металла на высокой скорости через сужающееся отверстие в специализированном прессе. 

Подробности работы описаны в научном журнале Results in Materials (Q2). Исследование выполнено при финансовой поддержке мегагранта Минобрнауки России.

Разработку готовят к промышленному внедрению на технологической базе индустриального партнера. Медицинскими партнерами проекта являются Российский университет медицины Минздрава России и Национальный медицинский исследовательский центр травматологии и ортопедии имени Н. Н. Приорова.