Лабораторные испытания технологии, использующей биметаллическую 3D-печать, оказались успешными. В будущем она может найти применение в производстве имплантатов нового поколения, адаптированных под индивидуальные особенности пациентов, в травматологии, ортопедии и хирургии челюстно-лицевой области.
Одной из основных сложностей, связанных с современными имплантатами, является поиск компромисса между их механической устойчивостью и способностью взаимодействовать с живыми тканями. В настоящее время широко используется титановый сплав Ti-6Al-4V, который обладает подходящими характеристиками, однако включает в свой состав алюминий и ванадий. По мере эксплуатации микрочастицы этих элементов могут высвобождаться, оказывая негативное воздействие на организм, в частности, вызывая поражения нервной системы, ослабление костной ткани и способствуя развитию болезни Альцгеймера.
Титан в чистом виде характеризуется биологической инертностью и хорошей совместимостью с живыми тканями, однако его прочность недостаточна для применения в конструкциях, испытывающих высокие нагрузки. Разработанная нижегородскими исследователями технология решает эту задачу, комбинируя два материала в процессе аддитивного производства, а именно – селективного лазерного сплавления.
Прочный титановый сплав служит основой конструкции, гарантируя надёжность и длительный срок службы изделия. Непосредственный контакт с костью осуществляется через внешний слой, изготовленный из чистого титана и имеющий толщину 1-1,5 мм. Этот биоинертный материал способствует более быстрому и качественному сращению с костной тканью.
«Разработанный метод устраняет ключевое несоответствие в свойствах материалов, применяемых в имплантологии. Создается прочная структура, полностью защищенная биосовместимой оболочкой от контакта с тканями организма. Благодаря этому улучшаются результаты лечения, а использование аддитивных технологий облегчает и снижает стоимость производства сложных биметаллических изделий, – отметил один из разработчиков, научный сотрудник лаборатории аддитивных технологий и проектирования материалов Научно-исследовательского физико-технического института (НИФТИ) ННГУ им. Н.И. Лобачевского Сергей Шотин.
Использование материалов, произведенных методом биметаллической 3D-печати, позволяет создавать протезы суставов и зубные имплантаты, адаптированные к индивидуальным анатомическим параметрам пациентов. Данная возможность приобретает особое значение в педиатрической травматологии, поскольку требует замены имплантатов в связи с естественным ростом организма.
Реализация проекта стала возможной благодаря гранту РНФ № 22-19-00271, выделенному на разработку инновационных материалов на основе титана и новых видов ячеистых конструкций с низкой модульностью, создаваемых методом селективного лазерного сплавления для применения в медицине. Данная работа соответствует задачам программы «Приоритет-2030» и направлена на укрепление научно-технического лидерства в сфере персонализированной медицины и разработки перспективных материалов.
Разработка метода запатентована при поддержке Центра инновационного развития ННГУ.
Пресс-служба Нижегородского государственного университета им. Н.И. Лобачевского предоставила информацию и фотографии