• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
14.01.2022
НИТУ МИСИС
1 761

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 / Автор: Михаил Григорьев

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.
Университет науки и технологий МИСИС — это ведущий вуз в области создания, внедрения и применения новых технологий и материалов; первый в стране, получивший статус «Национального исследовательского технологического университета». Первое место в России и ТОП-100 в мире в рейтинге QS Materials Science за 2023 год. В университете действуют 45 научно-исследовательских лабораторий и 3 научных центра мирового уровня. В состав НИТУ МИСИС входят 8 институтов, 4 филиала в России и 2 за рубежом.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Позавчера, 14:24
Игорь Байдов

Команда китайских инженеров разработала модель магнитоэлектрического генератора, способного эффективно преобразовывать энергию падающих капель в электричество. Устройство может быть полезно для районов с повышенной сезонной влажностью. Разработка ученых в теории выглядит перспективно, но вызывает некоторые вопросы. В частности, пока не ясно, можно ли найти ей практическое применение.

3 часа назад
Полина Меньшова

Сидячий образ жизни часто называют «новым курением», поскольку отсутствие физической активности и работа в неудобных позах приводит к большому количеству проблем со здоровьем. В связи с этим появился тренд на столы для работы стоя. Исследователи из США изучили разные типы рабочих мест и оценили их эффективность — как для здоровья сотрудников, так и для производительности.

Вчера, 19:04
Александр Березин

По уточненным данным, для свода Международной космической станции с орбиты компания Илона Маска использует сильно измененный грузовой корабль, имеющий рекордно большое количество двигателей (больше, чем у любого другого корабля в истории). Однако это не будет Starship, хотя для него такая задача в теории была бы проще.

15 июля
Александр Березин

Авторы нового исследования впервые показали, что круглые провалы в лунной поверхности не просто близки к многокилометровым пещерам на естественном спутнике Земли, но и располагают тоннелями, ведущими в глубину.

16 июля
Александр Березин

Традиционное представление о роли человека в земных экосистемах известно: он нарушает их нормальную работу и снижает биоразнообразие. Однако первая попытка изучить следы пыльцы за последние 12 тысяч лет принесла скорее противоположные данные — как минимум для континентов, полностью расположенных в Северном полушарии.

13 июля
Татьяна

Все клеточные организмы ученые ведут от гипотетического предка — LUCA. Существует масса предположений и расчетов о том, как он был устроен, где и когда возник. В новой работе исследователи из Великобритании попытались ответить на эти вопросы.

25 июня
Игорь Байдов

Ученые из Китая и Бельгии воссоздали в лаборатории условия, существовавшие на Меркурии четыре миллиарда лет назад, и выяснили, что они были идеальными для образования слоя алмазов, который с течением времени становился лишь толще.

21 июня
Nadya

Земля начала формироваться примерно 4,5 миллиарда лет назад. Чтобы понять, как это происходило в ранние периоды развития нашей планеты, ученые ищут образцы древних горных пород. Одну из таких, возрастом почти 3,5 миллиарда лет, обнаружили рядом с городом Колли в Австралии.

1 июля
Александр Березин

Необычный биологический вид, по оценке авторов новой научной работы, пригоден для заселения четвертой планеты без каких-либо предварительных условий — уже в том виде, в котором он существует сейчас. Поскольку речь идет о фотосинтетическом организме, он способен нарабатывать существенное количество кислорода. Интересно, что кандидат на терраформирование Марса сохранил жизнеспособность после месяца в жидком азоте.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий
Подтвердить?
Подтвердить?
Причина отклонения
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
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
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