Ученые нашли новый способ создавать имплантаты для замены тазобедренного сустава, который может повысить их биоактивность, прочность и коррозионную стойкость. Об этом сообщили ТАСС в Минобрнауки РФ.
© ТАСС
"Ученые Томского политехнического университета (ТПУ) в составе международной коллаборации предложили новый комплексный подход к изготовлению и функционализации имплантатов для протезирования тазобедренного сустава. Он может лечь в основу проектирования биоактивных покрытий из фосфата кальция с заданным составом, обладающих улучшенной биоактивностью, механической и коррозионной стойкостью, и в итоге обеспечить лучшую интеграцию и больший срок службы имплантатов", — сказано в сообщении.
Число операций по замене тазобедренного сустава на искусственный и повторных вмешательств продолжает расти из-за расшатывания, износа и выхода из строя имплантатов, срок службы которых ограничен и зависит от образа жизни пациента. При этом большинство протезов — стандартных размеров, поэтому разработка персонализированных изделий остается одной из приоритетных задач.
Один из перспективных методов создания имплантатов с учетом индивидуальных особенностей — трехмерная печать, в частности электронно-лучевое спекание. Большинство стандартных бедренных стержней делают из титановых сплавов с алюминием и ванадием, но у них есть недостатки, поэтому все чаще используют сплавы с биосовместимым ниобием. Для лучшего срастания с костью на поверхность имплантата наносят покрытие из гидроксиапатита — вещества, похожего на минерал костной ткани, которое ускоряет образование новой кости и снижает риск осложнений.
"Нанесение покрытий методом высокочастотного магнетронного напыления обладает рядом существенных преимуществ по сравнению с плазменным напылением. Такой подход позволяет получить плотные и композиционно однородные пленки, а также значительно улучшает адгезию и сохраняет химическую целостность гидроксиапатита, минимизируя цитотоксичность побочных продуктов. Еще один перспективный подход — покрытия на основе гидроксиапатита, легированные ионами магния и стронция, что дает синергетический эффект, улучшающий биоактивность и адгезию покрытия", — отметила инженер Научно-исследовательского центра "Физическое материаловедение и композитные материалы" ТПУ Мария Козадаева.
Ученые методом электронно-лучевой 3D-печати изготовили из сплава титана и ниобия каркасы с гироидной структурой — такая геометрия повышает прочность и срастаемость с костью. Затем на поверхность нанесли покрытие из гидроксиапатита с добавлением ионов магния и стронция. Эксперименты показали, что это улучшает биосовместимость и стимулирует образование костной ткани. Лучшие результаты дали покрытия из фосфата кальция с теми же добавками — их ученые считают наиболее перспективными для модификации имплантатов.
Об исследовании
Эксперименты и моделирование позволили создать основу для проектирования биоактивных покрытий с заданными свойствами. Контроль кристаллической структуры и легирующих добавок в фосфате кальция обеспечивает баланс биосовместимости, прочности и коррозионной стойкости, что определяет долговечность имплантатов. В исследовании участвовали российские ученые из Томска, Тамбова, Новосибирска и зарубежные из Румынии, Греции, Германии и Швеции. Результаты опубликованы в журнале Applied Surface Science (Q1, IF: 6.9).
