14 января
НИТУ «МИСиС»
1 299

Магний станет основой биорастворимых имплантатов для челюстно-лицевой хирургии

4.6

Коллектив материаловедов НИТУ «МИСиС» представил новый сплав на основе магния, цинка, галлия и иттрия который может применяться в качестве материала для современных челюстных имплантатов. Они не требуют повторной операции, поскольку постепенно растворяются в организме параллельно с ростом нового участка костной ткани.

Магний станет основой биорастворимых имплантатов для челюстно-лицевой хирургии / ©Getty images

Результаты исследования опубликованы в международном научном журнале Materials. Магний и сплавы на его основе представляют серьезный интерес для имплантологов в качестве временной фиксации костной ткани, так как имеют высокий уровень биосовместимости и способность постепенно растворяться в организме человека по мере прогрессирования процесса заживления.

При этом модуль Юнга (физическая величина, которая характеризует свойства материала сгибаться или растягиваться под воздействием силы) магния и его сплавов близки к модулю Юнга человеческой костной ткани. Это в свою очередь предотвращает эффект «экранирования напряжений», характерный для широко распространенных в хирургической практике, но гораздо более «жестких» титановых сплавов.

Обработка детали из магния / ©Пресс-служба НИТУ “МИСиС

Эффект экранирования напряжений (stress shielding effect) приводит к тому, что соседние здоровые кости недостаточно нагружаются и происходит их постепенная деструкция и, как следствие, уменьшение плотности. В будущем это грозит расшатыванием имплантата и разрушением кости.

Группу материаловедов НИТУ «МИСиС» заинтересовал галлий, в качестве легирующего компонента для магниевых сплавов, так как клинически доказано, что ионы галлия эффективны против резорбции костной ткани и применяются для лечения остеопороза и связанной с онкологией гиперкальциемии. Ученые описали оптимальную технологию создания сплава системы магний-цинк-галлий-иттрий, а именно влияние различных режимов термической обработки на микроструктуру, механические и коррозионные свойства итогового состава.

«В результате серии лабораторных опытов мы выяснили, что термообработка на твердый раствор улучшала механические свойства сплавов, а низкая скорость коррозии в растворе Хэнкса достигалась за счет растворения катодных фаз в процессе термообработки», – говорит соавтор исследования, заведующий лабораторией «Гибридные наноструктурные материалы» НИТУ «МИСиС», кандидат технических наук Александр Комиссаров.

По словам разработчиков, анализ влияния различных режимов термообработки на свойства сплава показал, что оптимальные температура и время составляют 350 градусов Цельсия и 18 часов с последующей закалкой в воде соответственно. Результаты коррозионных испытаний продемонстрировали, что добавление в состав сплава иттрия снижает скорость коррозии в растворе в два раза.

Магниевая стружка / ©Пресс-служба НИТУ “МИСиС”

«Сплавы с отношением цинка и галлия, близким к единице, имеют примерно одинаковую скорость коррозии – примерно 0,6 миллиметров в год. Для сплавов с отношением цинка и галлия, равным 2 и 3,25, скорость коррозии составила 0,78 и 1,03 миллиметров в год соответственно. Добавление иттрия снизило скорость коррозии с 0,59 до 0,27 миллиметров в год из-за ингибирующего эффекта, оказываемого слоем продуктов коррозии. Таким образом, изменяя химический состав магниевого сплава за счет отношения цинка и галлия в нем, можно управлять скоростью коррозии имплантатов», – добавляет ключевой исполнитель проекта, доцент кафедры ЛТиХОМ НИТУ «МИСиС», кандидат технических наук Вячеслав Баженов.

Таким образом, магниевый сплав с добавками цинка, галлия и иттрия, термообработанный по предложенному режиму, может применяться для создания челюстно-лицевых имплантатов благодаря высоким механическим свойствам и низкой скорости биорезорбции. Наличие галлия в составе сплавов придаст им новые, уникальные свойства и поможет восстановлению поврежденной костной ткани пациентов. В настоящий момент разработчики готовятся приступить к доклиническим исследованиям имплантатов на основе нового сплава на площадке одной из российских ветеринарных клиник. 

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС» — российский технический университет; первый вуз в стране, получивший статус «Национального исследовательского технологического университета», лучший вуз России 2019 года по версии Forbes Россия. Сегодня в состав НИТУ «МИСиС» входят 9 институтов и 6 филиалов, 4 из которых работают в России и 2 за рубежом.
Вчера, 17:08
Александр Березин

КНР выпустила демографические данные за прошлый год, и они показали необычайно резкое сокращение рождаемости. Более ранний прогноз о двукратном падении численности китайцев в этом столетии начинает приобретать конкретные очертания.

Вчера, 11:00
Сергей Васильев

Новые измерения свойств минерала из глубоких слоев мантии показали, что ядро планеты теряет тепло в полтора раза активнее, чем полагали до сих пор.

Вчера, 21:16
Илья Ведмеденко

Перспективный российский многоцелевой самолет «Байкал» оторвался от земли. Первый полноценный полет машина должна выполнить до конца января.

Вчера, 11:00
Сергей Васильев

Новые измерения свойств минерала из глубоких слоев мантии показали, что ядро планеты теряет тепло в полтора раза активнее, чем полагали до сих пор.

12 января
Алиса Гаджиева

Дополнительное исследование вулканических пород формации Кибиш в Эфиопии изменило датировку найденных там костей Homo sapiens.

Вчера, 17:08
Александр Березин

КНР выпустила демографические данные за прошлый год, и они показали необычайно резкое сокращение рождаемости. Более ранний прогноз о двукратном падении численности китайцев в этом столетии начинает приобретать конкретные очертания.

26.12.2021
Александр Березин

Российская тяжелая ракета имеет все шансы взлететь после Starship, хотя ее начали создавать на 20 лет раньше, да и по параметрам она радикально уступает детищу Илона Маска. Попробуем разобраться, почему любая попытка создать классическую ракету в наши дни — пустая трата времени и средств. А заодно дать ответ на вопрос, какую космическую ракету на самом деле стоит создавать России.

12 января
Алиса Гаджиева

Дополнительное исследование вулканических пород формации Кибиш в Эфиопии изменило датировку найденных там костей Homo sapiens.

19.12.2021
Александр Речкин

Корпорация Илона Маска с 2012 года разрабатывает космический корабль, который может изменить правила игры в космической отрасли. Starship, как его называют, должен стать многоразовой транспортной системой, способной доставить на Красную планету до 100 человек за раз.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: