Ученые Томского политехнического университета (ТПУ) вместе с зарубежными коллегами разработали пористые каркасы (скэффолды) из сплава титана и ниобия с пористостью и биоактивным покрытием. Разработка поможет создать имплантаты нового поколения, которые имитируют структуру и механические свойства кости, сообщила пресс-служба вуза.
Ученые отмечают, что основная проблема существующих материалов для имплантации - разные показатели упругости искусственного материала и костной ткани. Имплантат берет всю нагрузку на себя, а ткани около него деградируют. Это приносит пациенту дискомфорт и можете привести к потере имплантата.
"Мы изготовили скэффолды, имитирующие по структуре пористую архитектуру костной ткани. Они имеют сложную структуру с точки зрения их топологии и микроскопических/макроскопических свойств. При этом на каждый элемент структуры нанесено биоактивное наноструктурное высокочастотное (ВЧ) магнетронное покрытие, задача которого защитить материал от коррозии и обеспечить совместимость с организмом", — рассказывает руководитель исследования, ведущий научный сотрудник Научно-исследовательского центра «Физическое материаловедение и композитные материалы» ТПУ Мария Сурменева.
Сначала ученые нанесли биоактивное покрытие методом ВЧ-магнетронного распыления на плоские подложки синтезированного биосовместимого бета-титанового сплава на базе системы титана и ниобия. Комплексный анализ помог получить представление о морфологии и шероховатости поверхности, кристаллографической структуре и текстуре, химическом и фазовом составе, смачиваемости и коррозионной стойкости.
«Исследования показали, что нанесение биоактивного покрытия улучшило защиту материала от коррозии», — рассказала соавтор исследования инженер Научно-исследовательского центра «Физическое материаловедение и композитные материалы» ТПУ Мария Козадаева.
Затем биоактивное покрытие нанесли на скэффолды, которые изготовили с помощью 3D-принтера.
Далее исследователи сосредоточатся на синтезе и изучении биоактивных покрытий с альтернативными химическими составами.
В исследовании приняли участие сотрудники Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий ТПУ, Национального института исследований и разработок в области оптоэлектроники (Румыния), Национального университета наук и технологий «Политехника» в Бухаресте (Румыния), Университета Крита (Греция), Института электронных структур и лазеров (Греция), Марбургского университета (Германия), Университета Средней Швеции.
Исследование поддержано грантом Российского научного фонда (№ 25-29-00559). Результаты работы ученых опубликованы в журнале Ceramics International (Q1, IF: 6.1).