Учёные Пермского Политеха впервые в России нашли способ эффективно обрабатывать нанотитан — материал с зернами в 40 раз меньше обычного. Это позволило снизить шероховатость поверхности вдвое, повысить прочность в 2,5 раза и добиться рекордного срастания с костью: доля костной ткани в зоне контакта достигает 74–76%. Результаты опубликованы в журнале «Станкоинструмент».
В чём проблема обычного титана?
Титан — почти идеальный материал для имплантов:
- Не ржавеет, не растворяется в организме.
- Хорошо приживается (остеоинтеграция открыта в 1952 году).
- Из него делают более 92% зубных имплантов и большинство костных конструкций.
Но есть нюансы:
- Чистый титан мягковат для зон с высокими нагрузками.
- Сплавы прочнее, но содержат добавки (алюминий, ванадий), которые могут вызывать аллергию и воспаление.
Что предложили пермские учёные?
Сделать титан прочнее без добавления посторонних металлов — изменить структуру, максимально измельчить зерна. Такой подход сохраняет химическую чистоту и повышает твёрдость.
Исходный материал с зернами 5 мкм многократно продавили через установку с изгибом под высоким давлением. Зерна измельчились более чем в 40 раз — до 120 нм.
Какими получились свойства?
Подобрали оптимальные режимы обработки (скорость 25,4 м/мин, подача 0,06 мм/об, глубина 0,3 мм):
- Шероховатость поверхности — в 2 раза меньше, чем у обычного титана.
- Микротвердость выросла в 1,2 раза.
- Прочность на растяжение — в 2,5 раза выше исходного материала.
- Поверхность ровная, без дефектов и микротрещин.
- Стружка мельче, инструмент изнашивается меньше.
Как ведёт себя в организме?
Испытания на живых организмах подтвердили:
- Безопасность — нет аллергии и воспалений.
- Доля костной ткани в зоне контакта — 74–76% (у стандартных имплантов обычно 65–70%).
- Соединительной ткани, мешающей приживлению, — всего 2–3%.
Что это даст?
- Более надёжные отечественные импланты.
- Миниатюрные конструкции — операции менее травматичны.
- Быстрое приживление, меньше осложнений.
- Решение задачи импортозамещения: от материала до технологии.
Вывод: пермские учёные сделали титан лучше, не испортив его химической чистоты. Нанотитан прочнее, ровнее и активнее срастается с костью. Следующий шаг — массовое производство стоматологических и челюстно-лицевых имплантов нового поколения.