Исследователи НИТУ МИСИС совместно с коллегами из МФТИ и Института физики прочности и материаловедения СО РАН разработали новый метод обработки биорастворимого магниевого сплава. Благодаря этому изготовленные из него имплантаты дольше сохраняют нужную форму и растворяются в организме равномерно, что сокращает необходимость повторных операций, сообщает Минобрнауки.
Традиционные имплантаты из стали или титана требуют хирургического удаления после восстановления кости. Магниевые сплавы рассматривают в качестве альтернативы, поскольку они по механическим свойствам близкими к костной ткани, а также постепенно растворяются в организме, исключая необходимость повторной операции. Однако существенный недостаток таких имплантатов — они недолговечны.
«Основной недостаток биорезорбируемых магниевых сплавов заключается в том, что без специальной обработки — у них низкая коррозионная стойкость. Имплантат начинает растворяться еще до того, как кость полностью восстанавливается, и это может привести к осложнениям и повторной операции», — объяснил один из авторов исследования, вышедшего в Materials Characterization, заведующий лабораторией аддитивного производства НИТУ МИСИС, PhD Станислав Чернышихин.
Новая технология 3D-печати металлов
Авторы доказали, что регулировать скорость растворения магниевого сплава WE43, полученного методом 3D-печати, позволяет специальный метод термообработки.
«Мы впервые в России продемонстрировали, что на долговечность образца из магниевого сплава, напечатанного на 3D-принтере, решающим образом влияет уровень остаточных механических напряжений. Чем он ниже, тем более сбалансированные коррозионные и механические свойства мы получим. Регулировать этот уровень можно с помощью заданных режимов термообработки. Пористость и технологические дефекты в сплавах после 3D-печати можно контролировались, управляя объемной плотностью лазерной энергии», — поделилась Вероника Утяганова, один из авторов исследования, научный сотрудник лаборатории аддитивного производства НИТУ МИСИС, кандидат технических наук.
Ученые подобрали такой режим термообработки для образца, выполненного методом 3D-печати из металлического порошка, благодаря которому имплантат растворяется до 1,5 раз медленнее.
Следовательно, он сохраняет прочность и обеспечивает надежную фиксацию кости до ее полного заживления. Кроме того, термообработка улучшила однородность структуры и уменьшила количество микродефектов, что повысило общую надежность образцов, полученных методом 3D-печати.
Десяткам людей впервые вернули зрение с помощью нейроимпланта
Биотехнологи создали крошечный 3D-принтер для печати клеток внутри организма
Самый маленький в мире 3D-биопринтер может восстанавливать голосовые связки
Подписывайтесь и читайте «Науку» в Telegram