Ученые СФТИ ТГУ представили новый способ увеличения шероховатости
поверхности стенок пор в пористых материалах на основе никелида титана
(TiNi). Такие материалы используются для создания имплантов – то есть
для замены или реконструкции костных тканей в челюстно-лицевой хирургии и
стоматологии. Физики объясняют: если выдержать ряд технических условий в
процессе спекания порошка никелида титана, то на поверхности стенок пор
формируются особые террасовидные рельефы, а это улучшает приживаемость
имплантов. Документы на патент уже отправлены, сейчас проходит этап
экспертизы по существу.
В своей кандидатской диссертации научный сотрудник СФТИ Сергей Аникеев
разработал материалы, полученные методом спекания порошка никелида
титана, которые имеют особую террасовидную поверхность стенок пор. Ранее
в пористых материалах на основе никелида титана террасовидные структуры
не наблюдались.
Ученые СФТИ провели исследования in-vitro и доказали положительный
эффект от увеличения шероховатости поверхности стенок пор. Благодаря
этим террасам имплант лучше и быстрее приживается в организме человека,
поскольку клетки костного мозга, печени, поджелудочной железы и другие
нуждаются в возможности прикрепления на самой первой стадии заполнения
импланта.
– Увеличение числа прикрепившихся клеток и межклеточных выростов
обеспечивает в будущем активное развитие клеточных популяций в пористом
импланте, – объясняет Сергей Аникеев, кандидат физико-математических наук, научный сотрудник лаборатории медицинских сплавов и имплантов с памятью формы СФТИ.
Разработанный учеными СФТИ способ увеличения шероховатости поверхности
позволит уже на этапе производства сплава закладывать необходимые
структурные характеристики. Благодаря этому с материалом не нужно будет
проводить дополнительные манипуляции уже после того, как имплант готов.
– Нужно соблюсти температурно-временной режим спекания, скорость
нагрева и обеспечить высокую степень вакуума при спекании. Появление
такого рельефа объясняется процессами объемной и поверхностной диффузии
атомов и их взаимодействием с поверхностью частиц порошка при
кристаллизации расплава. Террасы образуются на поверхности стенок пор в
местах, свободных от частиц вторичных фаз, – объясняет Сергей Аникеев.
– Сейчас существует ряд методик усовершенствования поверхности
материала для имплантов, однако все они касаются в основном монолитных
материалов. К пористым конструкциям эти методики неприменимы.
На данном этапе научной работы ученые изучают микроструктуру
полученных образцов и выявляют закономерности образования террасовидного
рельефа на поверхности стенок пор.
Работы Сергей Аникеев ведет вместе со студентом ФФ Александром Гариным
при поддержке гранта РНФ № 17-79-10123 по Президентской программе
исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе
молодыми учеными. Все исследования должны быть закончены к середине 2019
года.