Группа ученых физического факультета ОмГУ им. Ф.М. Достоевского работает над решением актуальной задачи в области травматологии: управление коррозией магния для создания биоразлагаемых имплантатов. Разработка в перспективе может стать важным инструментом в ортопедии при лечении переломов, позволяя избежать повторных операций.
В марте 2025 года проект доцента кафедры общей и экспериментальной физики, кандидата физико-математических наук Татьяны Пановой «Деградация поверхностных слоев магния и его сплавов в жидких средах после модификации мощным ионным пучком наносекундной длительности» получил поддержку Российского научного фонда и регионального Министерства науки.
В чем суть проблемы?
Как объясняет Татьяна Викторовна, магний — это не только полезный микроэлемент, но и перспективный материал для медицины. Металлический магний может использоваться для изготовления имплантатов: спиц, пластин и других конструкций, необходимых для сращивания костей.
«Проблема в том, что внутри человеческого организма магний, вступая в реакцию с физиологическими жидкостями, очень быстро корродирует и разлагается. Контролировать этот процесс практически невозможно. Может получиться так, что кости еще не срослись, а спица уже разложилась, и тогда потребуется повторная операция», — отмечает исследователь.
Почему магний — все равно перспективен?
Несмотря на высокую скорость коррозии, ключевое преимущество магния — его биоразлагаемость. После сращивания костей нет необходимости удалять имплантат хирургическим путем — он естественным образом растворяется в организме. Это особенно ценно в детской травматологии, где повторные операции крайне нежелательны из-за активного роста костей.
«Наша задача состоит в том, чтобы с помощью модифицирования поверхности магния ионами углерода замедлить ее разложение», — говорит Панова.
Ученые планируют создать имплантат с особыми свойствами: модифицированный поверхностный слой будет разлагаться медленно, защищая конструкцию на ключевом этапе заживления. А вот более глубокие слои сохранят высокую скорость растворения. Таким образом, за время разложения защитного слоя кости успеют срастись, после чего имплантат быстро и безопасно рассосется.
Научная основа и этапы работы
Эффект замедления коррозии магния после обработки мощным ионным пучком ученые наблюдали ранее при его хранении в атмосфере. Новый проект развивает эти наработки.
«Мы уже провели сравнительное исследование коррозии магния в среде стандартного физиологического раствора. Мы установили замедление коррозии на образцах, облученных мощным ионным пучком. Сейчас мы приближаемся к области насыщения коррозии и детально изучаем причину этого замедления, процессы на поверхности и образование продуктов коррозии», — рассказывает Татьяна Панова.
Для исследований используются современные аналитические методы: рентгеноструктурный анализ, электронная и атомно-силовая микроскопия. Часть оборудования задействована в Центре коллективного пользования Омского научного центра СО РАН, а ключевой инструмент — ускоритель ионов «Темп» — находится на физическом факультете ОмГУ.
Работа малой научной группы, в которую входят два преподавателя и два магистранта, рассчитана на два года. После лабораторных испытаний разработке предстоит долгий путь апробации на биологических объектах, прежде чем она сможет войти в арсенал практической медицины и помочь пациентам с переломами.