Новый метод создания высокопрочных и биосовместимых имплантатов предложили учёные Университета Лобачевского

Проблема современных имплантатов часто заключается в необходимости баланса между механической прочностью и биосовместимостью. Широко применяемый в настоящее время титановый сплав Ti-6Al-4V обладает необходимыми свойствами, но содержит алюминий и ванадий. Со временем микрочастицы этих элементов могут высвобождаться, что оказывает токсическое воздействие на организм. Например, приводит к поражениям нервной системы, снижению прочности костной ткани, развитию болезни Альцгеймера.

Чистый титан обладает биологической инертностью и демонстрирует оптимальную совместимость с биологическими тканями, но уступает по прочности, что ограничивает его использование в конструкциях, подвергающихся значительным нагрузкам. Метод нижегородских учёных решает эту проблему за счёт объединения двух материалов в рамках одного технологического цикла аддитивного производства – селективного лазерного сплавления.

Внутренний каркас изделия формируется из прочного титанового сплава, что обеспечивает надёжность и долговечность. Внешний слой, толщиной всего 1-1,5 мм, который непосредственно контактирует с костью, создается из абсолютно безопасного чистого титана. Этот биоинертный слой способствует ускоренной и эффективной остеоинтеграции.

«Предложенный способ решает основное противоречие в характеристиках материалов, используемых в имплантологии. Формируется высокопрочная конструкция, полностью изолированная биосовместимой оболочкой от взаимодействия с организмом. Данный подход повышает клинические прогнозы, а внедрение аддитивных технологий упрощает и удешевляет изготовление сложных биметаллических изделий», – пояснил один из авторов разработки, научный сотрудник лаборатории аддитивных технологий и проектирования материалов Научно-исследовательского физико-технического института (НИФТИ) ННГУ им. Н.И. Лобачевского Сергей Шотин.

Материалы, полученные методом биметаллической 3D-печати, могут быть использованы для изготовления протезов суставов или зубных имплантатов с учётом анатомических особенностей пациентов. Это преимущество особенно важно для педиатрической травматологии, где замена имплантатов требуется в связи с физиологическим ростом организма.

Проект реализован в рамках гранта РНФ 22-19-00271 «Разработка нового класса материалов на основе титана и новых типов ячеистых низкомодульных конструкций с использованием технологии послойного лазерного сплавления для медицинских приложений» в соответствии с целями программы «Приоритет-2030». Разработка способствует достижению научно-технологического лидерства в области персонализированной медицины и новых материалов.

Метод запатентован при поддержке Центра инновационного развития ННГУ.