Российские ученые представили новый биоразлагаемый сплав на основе железа, перспективный для создания медицинских имплантатов в ортопедии, онкологии и ветеринарии. Добавление кремния и применение высокого давления при обработке позволили ускорить растворение почти в два раза.При дальнейшем внедрении в практику материал способен растворяться в организме в течение 1-2 лет без необходимости повторной операции.
Разработка биорезорбируемых сплавов на основе железа, которые постепенно разлагаются в организме, для временных медицинских имплантатов становится все более актуальной.Их не нужно извлекать из тела пациента после заживления травмы, что устраняет необходимость в повторном хирургическом вмешательстве и значительно сокращает период восстановления и нетрудоспособности пациента.Но количество нетоксичных элементов, которые могут быть добавлены в медицинский сплав, очень ограничено.
Ученые НИТУ “МИСиС”, НИИ онкологии им.Н.Н. Блохина, ФИАН, ИОФ РАН, Белгородского государственного университета и Ляонинской академии материаловедения исследовали, как кремний и высокое давление на этапе обработки влияют на микроструктуру и биодеградацию сплавов на основе железа и марганца.Чтобы получить подходящую структуру, авторы деформировали образцы путем скручивания в условиях высокого давления, почти в 60 тысяч раз превышающего атмосферное, изменяя температуру обработки.
Эксперимент показал, что при воздействии на образец высокого давления кремний способствует мартенситному превращению – процессу, при котором все атомы одновременно перемещаются относительно друг друга на меньшее расстояние, чем атомный элемент.Исследователи обнаружили, что мартенситная структура, полученная из кремния, в два раза увеличивает скорость разложения образцов.То есть продукт из нового сплава может растворяться в течение 1-2 лет.
Авторы планируют расширить разработку, чтобы создать прототипы продукта и провести клинические исследования на животных и людях.Полученные материалы являются перспективными для ортопедии, челюстно-лицевой ортопедии, онкологии, а также для ветеринарной практики.
Исследование было поддержано грантом Российского научного фонда.