В Тольятти назвали причины, препятствующие созданию идеального магниевого сплава для имплантатов

Учёные Тольяттинского госуниверситета (ТГУ) обобщили проблемы и перспективы использования магниевых сплавов медицинского назначения. В зарубежном высокорейтинговом научном журнале опубликована обзорная статья с описанием свойств биорезорбируемых (растворяемых) материалов, при разработке которых специалисты вуза используют только безопасные для организма человека элементы. 

За последние десятилетия исследовательская деятельность в области создания биорезорбируемых магниевых сплавов значительно расширилась и привела ко многим захватывающим результатам. Статей, посвящённых этой теме, существуют сотни, а обзоров – десятки.

О том, чем материал исследователей ТГУ отличается от всего уже написанного, рассказал директор научно-исследовательского института прогрессивных технологий ТГУ профессор Дмитрий Мерсон. Под его руководством учёные Тольяттинского госуниверситета занимаются созданием новых материалов на основе магния. В частности, разработанный в ТГУ сплав будет использован при изготовлении имплантатов для травматологии и ортопедии. Производство этих медицинских изделий университет уже в нынешнем году наладит на площадке собственного инновационного технопарка в партнёрстве с ООО «Медицинская торговая компания» (Санкт-Петербург).

– Для изготовления биорезорбируемых имплантатов магний в чистом виде не применяется – только сплавы на его основе, ­ – поясняет Дмитрий Мерсон. – При этом систем легирования* в мире достаточно много, и одна из наиболее перспективных – это магний-цинк-кальций, так как она содержит абсолютно безопасные для человеческого организма элементы. Эту систему мы в нашем научном коллективе преимущественно и разрабатываем, именно ей посвящён наш обзор. 

При разработке магниевых сплавов существует ряд проблем, о которых в научной литературе пока написано немного. Большинство исследователей их либо не учитывает, либо сознательно обходит стороной. Именно на этих проблемах и сделан акцент в работе материаловедов НИИПТ ТГУ.

– Прежде всего, это отсутствие единого стандарта на определение скорости растворения имплантатов, что не позволяет сравнивать результаты, полученные разными исследователями, – говорит Дмитрий Мерсон. – Кроме того, практически отсутствуют результаты по коррозионной усталости, то есть влиянию циклически изменяющейся нагрузки на поведение имплантатов в биологически активной среде, а именно в таких условиях и работают имплантаты.

Также в своём материале специалисты ТГУ обращают внимание на опасность недооценки такого явления, как коррозионное растрескивание под напряжением.

– Это внезапное полное разрушение изделия, находящегося под нагрузкой в коррозионной среде. Традиционный способ борьбы с этим явлением – обеспечение значительного запаса прочности для биорезорбируемых конструкций – не работает, так как в процессе растворения имплантата рабочее сечение утончается и запас прочности снижается, – подчёркивает Дмитрий Мерсон.

Статья, подготовленная материаловедами Тольяттинского госуниверситета, была опубликована в журнале Materials Многопрофильного цифрового издательского института (MDPI). Это высокорейтинговый рецензируемый журнал по материаловедению и инженерии (уровень Q1) с открытым доступом, базирующийся в Базеле (Швейцария). Стоимость публикации в нём составляет 2600 швейцарских франков (более 200 тысяч рублей по курсу на 10 февраля 2023 года. – Прим. ред.). С учётом авторитета авторов в научном мире и значимости описанного в материале редактор выпуска предложил исследователям ТГУ разместить статью бесплатно.

*Легирование – добавление в состав материалов примесей для изменения (улучшения) физических и/или химических свойств основного материала.