 |
Зерно истины: как сделать «исчезающие» имплантаты надёжнее
Учёные Тольяттинского государственного университета (ТГУ) нашли способ обработки магниевых сплавов, который позволяет в три раза снизить риск глубоких коррозионных повреждений медицинских имплантатов. Полученные данные открывают новые возможности для создания максимально надёжных саморастворяющихся конструкций в хирургии.
В ТГУ проведено детальное исследование механизмов коррозии перспективного магниевого сплава ZX10, который используется для создания биорезорбируемых (саморастворяющихся) медицинских имплантатов. Полученные данные позволят создавать более надёжные конструкции для челюстно-лицевой хирургии и ортопедии, исключая необходимость проведения повторных операций по извлечению штифтов и пластин.
Современная медицина стремится к минимизации травматизма. Традиционные имплантаты из титана или стали остаются в теле навсегда или требуют повторного хирургического вмешательства для их удаления. Биорезорбируемые сплавы на основе магния решают эту проблему: они выполняют функцию поддержки кости, пока она срастается, а затем постепенно растворяются и замещаются живой тканью. Это значительно сокращает период реабилитации и снижает нагрузку на систему здравоохранения.
Однако ключевым вызовом остается контроль скорости этого «растворения». Если имплантат разрушится слишком быстро, кость не успеет зажить; если слишком медленно – это может вызвать воспаление.
В ходе исследования на базе Тольяттинского государственного университета был протестирован сплав системы ZX10 (магний-цинк-кальций). Учёные сравнили два состояния материала: крупнозернистое (литое) – исходное состояние металла, и мелкозернистое (экструдированное) – полученное в результате специальной обработки (экструзии) при температуре 320 °C. Экструзия позволила уменьшить размер зерна в 10 раз, что радикально меняет свойства материала.
Учёные ТГУ Дмитрий Мерсон, Евгений Мерсон, Павел Мягких, Виталий Полуянов, Александр Сергеев установили, что надёжность и скорость коррозии зависят не только от размера зерна металла, но и от кристаллографической текстуры, а также электродного потенциала микрочастиц вторых фаз. Эти частицы могут провоцировать локальную коррозию, создавая своего рода гальванический эффект внутри материала.
Для тестов использовались условия, максимально приближенные к среде человеческого организма. Образцы помещали в раствор Хэнкса (имитация плазмы крови) на 14 суток при температуре 37 °С и строгом контроле уровня pH.
С помощью высокоточного оборудования – сканирующей электронной и атомно-силовой микроскопии – учёные зафиксировали, как именно образуются коррозионные «язвы», и какая доля поверхности поражается в зависимости от структуры сплава.
Результаты работы позволяют «дирижировать» процессом биодеградации. Понимая, как размер зерна и ориентация кристаллов влияют на коррозию, можно прогнозировать срок службы имплантата в теле пациента, создавать изделия с равномерным растворением без образования глубоких дефектов, повышать общую безопасность медицинских изделий из магния.
«Для изделий из магниевых сплавов необходимо полное представление о влиянии каждого фактора на надёжность конечного продукта», – отмечается в материалах исследования.
Эксперименты подтвердили, что правильная обработка сплава (переход к мелкозернистой структуре) существенно меняет его поведение в агрессивной среде организма, делая процесс заживления более предсказуемым. Структура металла напрямую влияет на его долговечность: уменьшение размера зерна сплава способствует формированию более плотной «защитной пленки» на поверхности. В результате скорость растворения имплантата замедляется, а само разрушение происходит более равномерно.
– Также установлено, что на крупнозернистом материале образуются глубокие коррозионные язвы, которые могут стать концентраторами напряжений и привести к преждевременному выходу имплантата из строя, – отмечает старший научный сотрудник лаборатории дизайна магниевых материалов ТГУ Павел Мягких. – Мелкозернистый сплав продемонстрировал более высокую сопротивляемость коррозии, что делает его предпочтительным для изготовления ответственных хирургических изделий.
Работа учёных ТГУ открывает новые перспективы в материаловедении для медицины. Понимание процессов микроструктурной коррозии позволит создавать имплантаты с точно заданным сроком службы, обеспечивая их механическую целостность на весь период срастания костей. Полученные данные позволяют проектировать магниевые имплантанты максимально надежными и безопасными для пациентов челюстно-лицевых и ортопедических клиник.
Исследование «Влияние размера зерна на особенности коррозионного процесса биорезорбируемого сплава ZX10 в растворе Хэнкса» выполнено при поддержке Российского научного фонда (проекты № 23-19-00636 и № 23-23-10041) в рамках реализации федеральной программы государственной поддержки и развития университетов «Приоритет 2030» Работа опубликована в журнале MATERIALS. TECHNOLOGIES. DESIGN.
Контактное лицо: Ольга Колпашникова
Компания: ТГУ
Добавлен: 21:17, 28.01.2026
Количество просмотров: 520
Страна: Россия
| Ученые Алтайского ГАУ запатентовали мобильный комплекс для очистки зерна в полевых условиях, ФГБОУ ВО "Алтайский государственный аграрный университет", 22:06, 02.03.2026, Россия393 |
| Коллектив ученых под руководством к.т.н., доцента кафедры сельскохозяйственной техники и технологий Алтайского государственного аграрного университета Николая Стрикунова разработал мобильный зерно-семяочистительный комплекс, позволяющий проводить в полевых условиях полный цикл послеуборочной обработки - от предварительной очистки до подготовки семенного материала. |
| Сегодня профессор Алтайского ГАУ Ольга Ивановна Антонова отмечает юбилей, ФГБОУ ВО "Алтайский государственный аграрный университет", 21:43, 27.02.2026, Россия447 |
| 27 февраля отмечает юбилей доктор сельскохозяйственных наук, профессор кафедры почвоведения и агрохимии, директор НИИ химизации сельского хозяйства и агроэкологии Алтайского государственного аграрного университета Ольга Ивановна Антонова. |
| Оборудование «Швабе» позволит спутнику «Электро-Л» получить высокодетальные изображения диска Земли, Холдинг «Швабе» Госкорпорация Ростех, 23:01, 13.02.2026, Россия893 |
| Прецизионные блоки сканирующих зеркал, созданные Лыткаринским заводом оптического стекла (ЛЗОС, входит в холдинг «Швабе» Госкорпорации Ростех), позволят новому метеоспутнику «Электро-Л» №5 получить высокодетальные изображения полного диска Земли с высоты в 36 тысяч километров. Благодаря таким снимкам специалисты создают карты облачности, осадков и температуры океана для точного прогнозирования погоды. |
| «Швабе» расширяет научное сотрудничество с Московским планетарием, Холдинг «Швабе» Госкорпорация Ростех, 22:39, 13.02.2026, Россия192 |
| Холдинг «Швабе» Госкорпорации Ростех и Московский планетарий заключили соглашение о развитии научной деятельности. Оно предполагает совместную популяризацию фотоники, астрономии и космонавтики среди молодежи в рамках объявленного Президентом РФ Десятилетия науки и технологий. |
|
|
