Специалисты НИТУ МИСИС создали сплав титан-цирконий-ниобий, который по упругости идентичен костной ткани человека. Имплантаты из нового сплава могут быть распечатаны на 3d-принтере и имеют большие перспективы в мировой травматологии. Костная ткань человека — во многом уникальный биологический материал. Она обладает разносторонними физическими свойствами: гибкостью и прочностью, что помогает ей справляться нагрузками в течении жизни человека. Но, случается, кости нуждаются в замене. Самые популярные «заменители» костей состоят из титана. Это прочный, биосовместимый металл, который при правильной эксплуатации служит десятилетиями. Проблема в том, что по упругости титан отличается от человеческих костей — он слишком прочный.
Ткани, которые находятся рядом с имплантатом, избегают нагрузок, посольку их берет на себя металлический стержень. Распределение сил в скелете меняется, и организм начинает приспосабливаться к новой механике. С течением времени из-за кажущейся ненадобности находящиеся рядом с протезом клетки начинают отмирать.
В конечном итоге имплантат расшатывается и требует замены на другой, подходящий к новой форме кости. Ученые НИТУ МИСиС совместно с коллегами из Института высших технологий при Университете Квебека разработали новый металлический сплав, который лучше подходит для костных имплантатов.
Сплав титан-цирконий-ниобий сохраняет прочность и химическую инертность титана, но обладает упругостью человеческих костей. Такой имплантат равномерно распределяет нагрузку по всем участкам костной ткани, не нарушая механическое равновесие тела. Новый сплав поможет добиться медицинскими протезам настоящего долголетия, а людям — избежать сложных операций по замене имплантатов.
Еще одна хорошая новость в том, что упругий сплав можно изготовить в виде мелкодисперсного металлического порошка, подходящего для 3D-печати. С помощью аддитивных технологий медики смогут создавать полностью индивидуальные имплантаты любой формы и пористости.
Как пояснил один из авторов проекта, старший научный сотрудник кафедры обработки металлов давлением МИСиС Вадим Шереметьев, канадско-российская рабочая группа работает над получением заготовок — прутков круглого сечения для будущих имплантатов. Из таких прутков в дальнейшем ученые будут изготавливать балки для фиксации позвоночника — они используются для лечения сложных форм сколиоза. Имплантаты из нового сплава отличаются устойчивостью в условиях повышенных деформаций, а благодаря низкой жесткости уменьшен риск нанести травму пациенту.
Руководитель группы вертебрологии Центрального научно-исследовательского института травматологии и ортопедии имени Приорова Александр Кулешов считает, что новый сплав обладает хорошими перспективами в травматологии и ортопедии: «Материал обладает низким значением модуля Юнга (30-50 гигапаскаль), поэтому является сверхупругим и не препятствует получению необходимой для костной ткани нагрузки. Вероятно, технологии на основе нового материала найдут применение в качестве функционального метода стабилизации при лечении различных дегенеративных заболеваний и деформаций позвоночника».
Справка:
Эндопротезирование суставов – операция по замене сустава или его частей на искусственные импланты анатомической формы, благодаря чему сустав практически полностью восстанавливает свою функцию, и пациент может вести полноценный образ жизни. В Клиническом госпитале «Лапино» для эндопротезирования используют качественные имплатны ведущих мировых производителей (Швейцария, США).
Современный эндопротез должен быть прочным, износостойким, хорошо приживаться в организме и поддаваться обработке для придания ему нужной формы. Производство протезов – сложный многоступенчатый процесс, на каждом этапе осуществляется обязательных контроль качества по самым высоким стандартам. Каждый эндопротез обязательно должен иметь сертификат качества.
Металлические эндопротезы изготавливаются из стальных сплавов, скользящие элементы протеза выливаются из сплавов титана, а также могут быть керамические.
В современной медицине эндопротезирование является единственным эффективным методом восстановления функции при серьезных повреждениях и поражениях сустава. После успешной операции и восстановительного периода у пациента восстанавливается двигательная активность, исчезают боли. К эндопротезированию прибегают в том случае, если консервативное лечение неэффективно, серьезно нарушена двигательная активность и пациент испытывает сильные боли. Полное восстановление после операции занимает около 3 месяцев.
Эндопротезирование суставов способно полностью восстановить подвижность пораженного или разрушенного сустава. Современные материалы позволяют решить проблему на 15-25-30 лет, после чего возможно проведение операции по замене эндопротеза. В Клиническом госпитале «Лапино» можно пройти полное обследование суставов и в случае показаний провести эндопротезирование в условиях стационара.
