Ученые Университета МИСИС вмесет с коллегами разработали новую технологию обработки биорезорбируемых магниевых сплавов, создаваемых с помощью 3D-печати. Получаемые таким способом имплантаты способны длительное время поддерживать необходимую форму и равномерно растворяться внутри организма. Данный подход способствует эффективному восстановлению костной ткани, снижает риски раннего разрушения конструкции и уменьшает потребность в повторных операциях, говорится на сайте учебного заведения.
Имплантаты из традиционных металлов, таких как сталь или титан, широко применяются в медицинской практике. Они требуют последующего оперативного извлечения после завершения процесса восстановления кости. Для решения этой проблемы ученые рассматривают использование магниевых сплавов, обладающих механической прочностью, аналогичной естественной костной ткани, и способностью постепенно разрушаться в организме. Недостаточная устойчивость к коррозии ограничивает широкое внедрение этих материалов.
«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», — объясняет Станислав Чернышихин, заведующий лабораторией аддитивного производства НИТУ МИСИС.
Отечественные специалисты продемонстрировали эффективность специальной методики термообработки. Она позволяет контролировать скорость растворения магниевого сплава WE43, произведенного с использованием аддитивных технологий.
Образец был произведен с использованием технологии 3D-печати из порошкового металла. Ученые провели исследования, направленные на подбор наиболее эффективных условий термообработки, позволяющих уменьшить внутреннее напряжение в структуре сплава и повысить его стойкость к воздействию коррозии. Оптимальная процедура включала нагрев образца до температуры 525 °C в течение четырех часов, за которым следовал этап отжига при температуре 200 °C.
«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. Остаточную пористость и технологические дефекты в сплавах после 3D-печати можно контролировались, управляя объемной плотностью лазерной энергии», — комментирует к.т.н. Вероника Утяганова, научный сотрудник лаборатории аддитивного производства НИТУ МИСИС.
Проведенные исследования показали, что после предложенной термообработки магниевый сплав растворяется примерно в полтора раза медленнее. Это означает, что имплантат способен дольше сохранять первоначальную форму и обеспечивать стабильную поддержку кости вплоть до ее полного восстановления. Помимо замедленного распада, обработка позволила достичь большей однородности структуры материала и сократить число микродефектов, что положительно сказалось на общей надежности изделий, изготовленных с помощью 3D-принтера.
Ранее ученые нашли доказательства «дверных состояний» нейронов.
