В НИТУ МИСИС разработали сверхупругий пористый материал для имплантатов нового поколения

Исследователи из НИТУ МИСИС совместно с компанией «Конмет» создали материал нового типа для медицинских имплантатов — пористую структуру на основе сверхупругого титанового сплава, которую можно изготавливать с помощью 3D-печати

Команда разработала материал на основе сплава титана, циркония и ниобия (Ti-Zr-Nb), механические характеристики которого ближе к свойствам костной ткани, чем у привычных металлических имплантатов. Это помогает равномерно распределять нагрузку, а особая внутренняя структура создаёт благоприятные условия для врастания кости. Решение нацелено на применение в ортопедии, травматологии и спинальной хирургии; на соответствующую технологию уже получен патент.

Специалисты изготовили экспериментальные образцы с помощью метода лазерного сплавления, реализовав три варианта внутренней архитектуры: ромбододекаэдрическую, гироидную и основанную на диаграмме Вороного. Толщина элементов в конструкциях варьировалась от 200 до 400 микрометров. Учёным удалось найти оптимальные параметры печати — это позволило свести к минимуму дефекты и точно воспроизвести геометрию тонких пористых деталей.

Наилучшие показатели продемонстрировала гироидная архитектура: она сочетает достаточную прочность, нужную пористость и устойчивость к циклическому сжатию. По результатам испытаний конструкции из нового сплава показали примерно вдвое меньший модуль Юнга по сравнению с распространённым медицинским сплавом Ti-6Al-4V, сохранив при этом сопоставимую усталостную прочность. Итоги работы опубликованы в журнале Journal of Materials Research and Technology (Q1).

Источник: НИТУ МИСИС