Ученые из НИТУ «МИСиС» разработали материал, на основе которого можно создать износостойкую и легко внедряемую замену костям, суставам и мышцам.
Основным вопросом при внедрении материала в тело является его безопасность. Некоторые вещества являются токсичными, некоторые организм просто отторгает. Исследования показали, что основой для искусственного сустава пока может быть только искусственный полиэтилен с очень длинными молекулами. Но основным его недостатком является низкая износостойкость. Ученые из НИТУ «МИСиС» укрепили полиэтилен углеродными нанотрубками, благодаря чему износостойкость повысилась в два раза. Согласно расчетам, срок службы такого имплантата составит более 15 лет.
На основе высокомолекулярного полиэтилена исследователи из НИТУ «МИСиС» создали замену кости — внешний слой является сплошным, а внутренний — пористым, что имитирует биологическую структуру. Она была получена с помощью совмещения методов твердофазного смешивания и термопрессования, а для создания пор использовалась сверхкритическая жидкость. При определенных условиях она превращалась из воды в газ и испарялась, оставляя поры, содержание которых в материале составляет 80%.
«Такой материал прекрасно режется, что очень выгодно для хирургов. Он также обладает эффектом памяти формы, то есть, если его сжать, а потом поместить в нужное место, он «расправится». Так можно значительно сократить время, и сложность операции.», — отмечает Федор Сенатов, кандидат физико-математических наук, научный сотрудник Научно-исследовательского центра композиционных материалов НИТУ «МИСиС».
По словам ученых, срок до внедрения искусственных суставов и костей составляет 5-7 лет. Это обусловлено необходимостью провести массу доклинических испытаний, прежде чем осуществлять массовый выпуск.
Также полиэтилен может применяться в качестве искусственных мышц — при охлаждении он сужается, а при нагреве расширяется, что имитирует сокращение и растяжение мускулов. Материал планируется использовать не только для людей, но и создавать с его помощью более гибких роботов. Основным вопросом остается управление мышцами и зависимость движения от внешней температуры.