Ученые ТПУ создали сплав, близкий по свойствам к костной ткани

Новый сплав, разработанный сотрудниками Томского политехнического университета, предназначен для формирования высококлассных имплантатов для качественного восстановления костей. Результаты работы напечатаны в журнале ACS Biomaterials Science and Engineering.

Сегодня наиболее популярный материал костного имплантата – титан. Ученые ТПУ, однако, утверждают, что этот металл несет ряд недостатков: как минимум, по параметрам упругости и жесткости он значительно отличается от костной ткани. Зачастую это приводит к деградации защищенной имплантатом кости, поскольку на него приходится слишком малая механическая нагрузка. Сотрудники Томского университета изучили серию сплавов титана с ниобием и методы наноструктурирования их поверхности, чтобы приблизить параметры технологического сплава к костной ткани.

Роман Чернозем, инженер-исследователь научно-исследовательского центра «Физическое материаловедение и композитные материалы» Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий ТПУ, рассказал: «Изучив «мягкие» Ti-Nb сплавы с варьируемым от 5% до 50% содержанием Nb, мы обнаружили, что самая высокая активность клеток наблюдалась на поверхности титанового сплава с содержанием ниобия 25%».

Авторы работы разъяснили, что приживаемость имплантата можно повысить, покрыв их поверхность нанотрубками оксида титана, которые способствуют разрастанию тканей и повышают адгезию клеток к гладкой поверхности металла. Сотрудники ТПУ изучили влияние ниобия на механизмы наноструктурирования титаново-ниобиевых сплавов и сформулировали оптимальные с медицинской точки зрения параметры подобного нанопокрытия.

Роман Сурменев, директор центра «Физическое материаловедение и композитные материалы» Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий ТПУ, отметил: «По мере увеличения содержания ниобия ускоряется формирование оксидных нанотрубок на поверхности титанового сплава. Благодаря полой структуре, нанотрубки, «выращиваемые» методом электрохимического анодирования, можно использовать для локальной доставки лекарств – например, антибиотиков или факторов роста – загружая их на поверхность имплантата перед операцией».

Изменяя концентрацию ниобия и характеристики электрохимического анодирования, можно управлять геометрической структурой нанотрубок и их физико-механическими свойствами. Как утверждают ученые, это дает возможность создавать имплантаты с заданными параметрами, которые будут оптимально отвечать характеру травмы и клиническим задачам.

Сегодня исследователи заканчивают материаловедческие испытания в лаборатории и готовятся испытывать имплантаты на животных.