Четверг, Сентябрь 18, 2025
17.11.2023

Ученые НИТУ МИСИС предложили новый подход к модификации поверхности сплавов для медицины

Исследователи Университета МИСИС предложили новый способ двухэтапной модификации сплавов, перспективных для изготовления ортопедических имплантатов, требующих особых механических и функциональных свойств. Методом атомно-слоевого осаждения на поверхности сверхупругого сплава Ti-Zr-Nb (титан-цирконий-ниобий) удалось получить оксидную плёнку (TiO₂), которая позволит контролировать химическое состояние материала. После этого, на сплав нанесли наночастицы серебра, значительно повысив антибактериальную активность материала.


В последние годы повышенное внимание привлекают метастабильные титановые сплавы, обладающие жесткостью, близкой по значениям к человеческой кости, что обеспечивает высокую биомеханическую совместимость. Применяя аддитивные технологии, из этих материалов можно изготовить изделия с пористой структурой, которые могут эффективнее функционировать в контакте с костной тканью. Свойствам поверхности таких материалов уделяется значительное внимание, т.к. во многом она определяет процесс заживления и повышает способность имплантата к остеоинтеграции.


«Сплав Ti-Zr-Nb обладает высокими параметрами сверхупругости при температуре тела человека. Благодаря этому свойству механическое поведение материала и костной ткани схоже. Однако многокомпонентность сплава приводит к тому, что оксидная пленка на нём тоже становится многокомпонентной, из-за чего ее сложнее модифицировать. Используя метод атомно-слоевого осаждения, мы можем регулировать состав и химическое состояние поверхности», - сказал автор исследования Антон Конопацкий, к.т.н, старший научный сотрудник центра неорганических наноматериалов Университета МИСИС.


Атомно-слоевое осаждение — известный и широко используемый метод контролируемого формирования тонкой оксидной пленки на поверхности сплава. Покрытие с предсказуемой толщиной и составом помогает учёным прогнозировать свойства материала. Помимо биологической активности, имплантат должен предотвращать и подавлять рост бактерий. Различные модификации серебра (Ag) известны своими бактерицидными свойствами. Ученые НИТУ МИСИС экспериментально подтвердили, что добавление борогидрида натрия на поверхность модифицированного сплава перед помещением в раствор нитрата серебра, позволяет существенно увеличить концентрацию ионов Ag и придать материалу повышенные антибактериальные свойства. Образец инактивировал 75% клеток кишечной палочки. Использование наночастиц серебра позволило не только улучшить антибактериальные свойства, но и повысить контроль скорости высвобождения ионов Ag, что критически важно для клинического применения. Подробно исследование описано в журнале Journal of Functional Biomaterials (Q2).


«Исследование является частью большого научного проекта по разработке новых материалов для медицинских изделий из сплавов Ti-Zr-Nb. Следующим этапом будет адаптация предложенного подхода для модификации внутренней поверхности пористых материалов, получаемых с применением аддитивных технологий. На их основе планируется создавать персонализированные ортопедические имплантаты, в частности, кейджи для замены межпозвонковых дисков», - отметил научный руководитель проекта Вадим Шереметьев, к.т.н., заведующий лабораторией сплавов с памятью формы Университета МИСИС.

Больше оперативных новостей читайте в Telegram-канале @ПРОметалл.

Последние публикации

18.09.2025

Топ-5 стран по запасам медной руды
Россия в первой пятёрке мира

17.09.2025

Трубники взвалят на себя посильную ношу
Амбициозные планы «Газпрома» помогут отрасли преодолеть последствия санкций

17.09.2025

ИМЕТ РАН нацелен на развитие
Его сотрудники ежегодно выполняют 200 работ фундаментального и прикладного характера