​Материаловеды СФТИ ТГУ запатентовали способ получения материала для имплантатов, которые при нагрузке ведут себя так же, как и живые ткани организма. «Природоподобный» материал создается на основе прочного никелида титана, и с помощью добавок порошка титана ученые добиваются эластичного поведения и эффекта памяти формы. Свойства нового материала сравнимы с тем, как ведут себя костные ткани организма человека при физиологических нагрузках.
 
Задачей ученых ТГУ было получить такой материал для имплантатов, который бы был биосовместимым, высокопрочным, коррозионностойким и долговечным. Но при этом – подобен живым костным тканям организма. Получить такой материал удалось с помощью добавок порошка Ti к пористому порошковому сплаву на основе никелида титана. Добавки позволили регулировать коэффициент пористости и достигать при этом эластичного поведения и эффекта памяти формы.

создание материала 


– Живые ткани изменяют свою форму под действием нагрузки не упруго, а по особой гистерезисной закономерности. Это очень необычный процесс: при начале деформирования биологическая система сильно сопротивляется и быстро накапливает напряжение, но потом выходит на плато – и дальше деформация идет без увеличения напряжений. А при разгрузке биологическая система как бы сопротивляется данной разгрузке и после снятия внешних напряжений полностью восстанавливает исходную форму, – объясняет один из авторов разработки Сергей Аникеев, старший научный сотрудник лаборатории медицинских сплавов и имплантатов с памятью формы СФТИ ТГУ.
 
Новый материал, способ получения которого запатентовали ученые ТГУ, при нагрузках ведет себя точно так же. В сплаве на основе никелида титана, благодаря реализации фазовых мартенситных превращений, проявляется такая же гистерезисная зависимость изменения формы при нагрузках. Именно поэтому имплантаты, изготовленные из такого материала, соответствуют новейшим медицинским требованиям в хирургии, стоматологии, травматологии.
 
– Традиционные материалы для имплантатов, такие как титан, тантал, нержавеющая сталь, не способны проявлять гистерезисное формоизменение под действием нагрузки. Из них делают высокопрочные спицы, штифты, пластины, чтобы под действием нагрузок в организме человека они не изменили свою форму. Получается, что создаются статичные условия для работы в организме человека, в котором все вокруг находится в движении. А наш материал «живет» вместе с организмом, – комментирует Сергей Аникеев.
 
Эластичный пористый материал на основе TiNi способен изменять свою форму на величину до 6–7% без остаточной деформации, то есть полностью возвращать исходную форму после сильного растяжения или сжатия. Имплантаты, изготовленные на основе такого сплава, имеют не только высокие конструкционные свойства, но и физико-механические параметры, которые максимально приближены к костным тканям организма человека.
 
дентальные имплантаты из пористого материала 

Исследование проводилось в рамках гранта РНФ 19-79-10045, «Разработка метода реакционно-диффузионного спекания для создания биосовместимых пористых материалов на основе никелида титана с развитой террасовидной поверхностью стенок пор и гистерезисным характером формоизменения»
 
Лаборатория медицинских сплавов и имплантатов с памятью формы СФТИ ТГУ занимается разработкой принципиально нового поколения материалов и имплантатов для широкого круга медицинских целей: стоматологии, травматологии, хирургии, офтальмологии, онкологии и других областей медицины. Разработки защищены более 500 патентами РФ.

Источники

Ученые разработали эластичные пористые материалы для имплантатов
Томский государственный университет (tsu.ru), 17/11/2020
Быстро вылечить переломы костей помогут пьезоэлектрические имплантаты
Российский научный фонд (rscf.ru), 17/11/2020
Ученые разработали новый тип материалов для эффективной регенерации костей, кожи и нервной ткани
Научная Россия (scientificrussia.ru), 17/11/2020
Быстро вылечить переломы костей помогут пьезоэлектрические имплантаты
Российский научный фонд (рнф.рф), 17/11/2020
В России создали имплантаты с эффектом памяти
Индикатор (indicator.ru), 17/11/2020
Ученые разработали эластичные пористые материалы для имплантатов
Поиск (poisknews.ru), 17/11/2020
Ученые разработали эластичные пористые материалы для имплантатов
Российский научный фонд (rscf.ru), 18/11/2020
Ученые разработали эластичные пористые материалы для имплантатов
Российский научный фонд (рнф.рф), 18/11/2020
В Томске ученые разработали эластичные пористые материалы для имплантатов
РИА Сибирь (ria-sibir.ru), 18/11/2020
Протезы будут вести себя по-человечески
Эксперт, 30/11/2020
Протезы будут вести себя по-человечески
Эксперт (expert.ru), 30/11/2020
Молодые ученые ТГУ запатентовали способ получения пористого материала на основе никелида титана, схожего с натуральной костью
Российский научный фонд (rscf.ru), 12/02/2020
Молодые ученые ТГУ запатентовали способ получения пористого материала на основе никелида титана, схожего с натуральной костью
Российский научный фонд (рнф.рф), 12/02/2020

Похожие новости

  • 10/12/2020

    Томские ученые модифицируют покрытия для имплантов с помощью ксенона

    ​​​Научная коллаборация Томского политехнического университета (ТПУ), Сибирского государственного медуниверситета (СибГМУ) и Балтийского федерального университета разработала технологию нанесения кальций-фосфатных покрытий на медицинские импланты в газовой среде; исследование показало, что использование ксенона делает покрытия более долговечными, сообщает 9 декабря пресс-служба ТПУ.
    554
  • 24/02/2021

    Цитируемые учёные ТПУ: подземные воды Забайкалья, свойства Шлемника и донные осадки моря Лаптевых

    Проект «Цитируемые ученые ТПУ» подводит итоги публикационной активности ученых Томского политехнического университета за январь. Самый высокоцитируемый соавтор статей ученых ТПУ имеет индекс Хирша 90, а самый высокорейтинговый журнал — импакт-фактор 6,479.
    274
  • 19/02/2021

    Данные учёных ТГУ помогут в обследовании пациентов с инсультом

    Учёные лаборатории нейробиологии ТГУ в ходе серии экспериментов, проведённых с использованием модели ишемического инсульта у крыс, получили новые данные о процессах, которые происходят в очаге поражения головного мозга.
    308
  • 19/11/2020

    Цитируемые ученые ТПУ: «умные» удобрения, ферритовая керамика и наносеребро

    ​Проект «Цитируемые ученые ТПУ» подводит итоги публикационной активности ученых Томского политехнического университета за октябрь. Самый высокоцитируемый соавтор статей ученых ТПУ имеет индекс Хирша 57, а самый высокорейтинговый журнал — импакт-фактор 7,246.
    936
  • 29/12/2020

    Наталья Гусева: «2020 год потребовал самоотверженности и готовности к переменам»

    ​Директор Инженерной школы природных ресурсов ТПУ Наталья Гусева поделилась результатами, которых достиг коллектив школы в 2020 году, и рассказала о целях и задачах на будущий год.​   Уходящий год стал точкой отсчета новой реальности для всего мира, и, чтобы в нее «встроиться», нам пришлось многое пересмотреть и изменить в своей деятельности.
    595
  • 23/12/2020

    Директор Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий ТПУ Марина Трусова: «Все силы и средства идут на развитие школы»

    ​​О главных событиях и достижениях 2020 года и планах на будущее рассказала директор Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий Марина Трусова.    Мегагранты Год для коллектива нашей школы был ярким и богатым на события.
    439
  • 15/09/2020

    Физики впервые создали модель для предсказания свойств любых молекул

    Группа ученых-физиков под руководством доцента ФФ ТГУ Рашида Валиева создала новую модель для расчета фотофизических характеристик молекул, которая применима для молекул любой природы, в том числе редкоземельных лантаноидов.
    732
  • 24/03/2021

    Учёные ТПУ нашли способ эффективнее прогнозировать свойства изотопологов диоксида хлора

    Ученые Томского политехнического университета провели исследование изотопа 35ClO2 и разработали математическую модель и программное обеспечение, которые позволяют предсказывать его характеристики в десятки раз точнее по сравнению с известными результатами.
    284
  • 25/03/2021

    Как организм спасает центр памяти при ишемии мозга?

    Нейробиологи Томского государственного университета провели исследование, в ходе которого проанализировали процессы, происходящие при тотальном нарушении кровоснабжения головного мозга в гиппокампе – отделе, который называют «менеджером памяти».
    334
  • 13/10/2020

    Физики ТГУ улучшили сплавы с памятью формы для космоса и Арктики

    ​Сотрудники лаборатории физики высокопрочных кристаллов ТГУ первыми в мире получили структуру сплавов, обеспечивающую им особую способность к деформации и восстановлению исходной формы до 15 процентов.
    685