Ученые Томского политехнического университета (ТПУ) создали сплав с физическими характеристиками, близкими к характеристикам костной ткани. По мнению авторов исследования, сплав позволит создавать качественные имплантаты для эффективной регенерации кости.

Результаты исследования опубликованы в ACS Biomaterials Science and Engineering.

Титан - один из самых популярных материалов для костных имплантатов. Однако, по мнению исследователей ТПУ, у него есть серьезный недостаток: его эластичность, твердость и ряд других физико-механических свойств значительно превосходят свойства костной ткани.

Во многих случаях это приводит к недостаточной механической нагрузке на сегмент кости, защищенный имплантатом, что приводит к постепенной деградации этого сегмента. Чтобы получить материал без этого недостатка, исследователи ТПУ изучили ряд сплавов титан-ниобий, а также механизмы наноструктурирования их поверхности.

«Изучив« мягкие »сплавы Ti-Nb с содержанием Nb от 5% до 50%, мы обнаружили, что наибольшая активность клеток наблюдалась на поверхности титанового сплава с содержанием Nb 25%», Роман Чернозем, a - сказал инженер-исследователь Центра физического материаловедения и композиционных материалов ТПУ.

По словам исследователей, выживаемость имплантатов увеличивается за счет создания на их поверхности нанотрубок оксида титана, которые улучшают пролиферацию тканей и адгезию клеток к поверхности металла. Исследователи ТПУ первыми изучили влияние ниобия на наноструктурирование сплавов Ti-Nb и определили клинически оптимальные параметры такого нанопокрытия.

«С увеличением содержания ниобия ускоряется образование оксидных нанотрубок на поверхности титанового сплава. Поскольку они полые, нанотрубки, выращенные с помощью электрохимического анодирования, могут использоваться для локальной доставки лекарств, например антибиотиков или факторов роста, путем их загрузки на поверхность имплантата до операции », - отметил директор центра Роман Сурменев.

Исследователи ТПУ объяснили, что варьируя содержание ниобия и параметры электрохимического анодирования, можно контролировать геометрические свойства нанотрубок, а также их физико-механические свойства. По словам исследователей, это позволяет создавать имплантаты с заданными характеристиками, которые оптимально соответствуют характеру травмы и клиническим целям.

В настоящее время исследовательская группа завершает лабораторные испытания нового материала и готовится испытать новые имплантаты на животных.
Источник

Российские исследователи предлагают, как улучшить титановые костные имплантаты