Российские ученые представили новый биодеградируемый сплав на основе железа, перспективный для создания медицинских имплантатов в ортопедии, онкологии и ветеринарии. Добавление кремния и применение высокого давления при обработке позволили ускорить растворение почти в два раза. При дальнейшем внедрении в практику материал способен растворяться в организме за 1–2 года без необходимости повторной операции.
Разработка биорезорбируемых — постепенно разрушающихся в организме — сплавов на основе железа для временных медицинских имплантатов становится все более актуальна. Их не нужно извлекать из тела пациента после заживления травмы, что исключает необходимость проведения повторного хирургического вмешательства и существенно сокращает период восстановления и нетрудоспособности больного. Но число нетоксичных элементов, которые можно добавить в сплав медицинского назначения, очень ограничено.
Ученые НИТУ МИСИС, НМИЦ онкологии им. Н.Н. Блохина, ФИАН, ИОФ РАН, Белгородского государственного университета и Ляонинской академии материалов исследовали, как кремний и высокое давление на этапе обработки влияют на микроструктуру и биодеградацию сплавов на основе железа и марганца. Чтобы получить подходящую структуру, авторы деформировали образцы кручением в условиях высокого давления, почти в 60 тысяч раз превышающего атмосферное, при этом меняя температуру обработки.
Эксперимент показал, что при воздействия высокого давления на образец кремний способствовал протеканию мартенситного превращения — процесса, при котором все атомы одновременно смещаются относительно друг друга на расстояние меньше междуатомного. Исследователи обнаружили, что полученная с помощью кремния мартенситная структура повышает скорость деградации образцов в два раза. То есть, изделие из нового сплава может раствориться в течение 1–2 лет.
Авторы планируют масштабировать разработку для получения прототипов изделий и проведения клинических исследований на животных и людях. Полученные материалы перспективны для ортопедии, челюстно-лицевой ортопедии, онкологии, а также для ветеринарной практики.
Исследование поддержано грантом Российского научного фонда.