Российские исследователи из лаборатории газовых лазеров Института сильноточной электроники СО РАН (Томск) работают над технологией ультрафиолетовой лазерной обработки имплантируемых медицинских изделий, которая способна заметно улучшить их взаимодействие с тканями организма. По предварительным данным, метод позволяет почти на 25% снизить индекс цитотоксичности — показатель, отражающий степень повреждающего воздействия материала на клетки. Параллельно лазер обеспечит безусловную стерильность материала.
Также ученым удалось добиться увеличения гидрофильности поверхности образцов на 50–85%. При этом параметры обработки подбираются таким образом, чтобы гидрофильность оставалась в оптимальном диапазоне с учетом назначения и предполагаемого срока службы конкретного имплантата.
От стоматологии до эндопротезов
В рамках проекта исследователи изучат влияние ключевых параметров ультрафиолетовой лазерной обработки на свойства медицинских изделий. Речь идет об энергии и длине волны лазерного излучения, а также о шаге и скорости сканирования поверхности.
Опыты показали что оптимальной является длина волны 266 нанометров, которая обеспечивает минимальное тепловое воздействие на изделие. Это позволяет модифицировать субмикронный поверхностный слой и сохранить его объемные физико-механические характеристики.
Особое внимание будет уделено материалам с различной теплопроводностью и способностью поглощать излучение. Это даст возможность определить оптимальные режимы обработки для разных типов изделий.
Разрабатываемая технология ориентирована на конструкции из нержавеющей стали и титановых сплавов, применяемые в стоматологии, ортопедии и эндопротезировании. Ожидается, что модификация поверхности поможет улучшить приживление имплантатов и снизить риск нежелательных реакций со стороны прилежащих тканей.
Интересный факт
Гидрофильность поверхности считается одним из важных факторов успешной интеграции имплантата в организм. Ряд международных исследований показывает, что более гидрофильные поверхности способны эффективнее взаимодействовать с белками и клетками, участвующими в формировании новой ткани вокруг вживленного медицинского изделия. Лазерное микроструктурирование поверхности уже используется для создания покрытий с заданными свойствами — от сверхгидрофильных до супергидрофобных.
Мы изучили возможности использования различных лазеров с длиной волны в ультрафиолетовой области (193-400 нанометров) для модификации поверхности широкого класса металлических биоматериалов. Если обработке требуется подвергнуть поверхность изделия целиком, образец помещается на специальный моторизированный столик, и с помощью программного обеспечения задается траектория перемещения изделия с определенной скоростью по направлению к лазерному лучу.
Недавно мы рассказали, как удалось повысить прочность медицинского сплава в 7 раз. В него добавили ниобий.
