В Сибирском физико-техническом институте Томского государственного университета (СФТИ ТГУ) под руководством Сергея Аникеева разработан и запатентован принципиально новый подход к созданию материалов для имплантатов. Научная команда воплотила в жизнь идею получения «живого» материала, максимально имитирующего поведение натуральных костных тканей человека под нагрузками благодаря уникальному сочетанию титана и никелида титана с регулируемой пористостью.
Уникальная структура: вдохновляясь природой
Исследователи СФТИ ТГУ нашли способ воспроизвести в искусственных материалах то, что природа оттачивала миллионы лет. Использование никелида титана как основы и введение порошка титана позволило получить пористый, эластичный и прочный материал, способный не только выдерживать рабочие нагрузки, но и обладать эффектом памяти формы. Такая структура имитирует механические функции костной ткани организма: под действием усилий материал ведет себя аналогично живым тканям, что существенно увеличивает комфорт и биосовместимость имплантатов.
Инновации Сергея Аникеева: гистерезис и память формы
Сергей Аникеев, старший научный сотрудник лаборатории медицинских сплавов и имплантатов с памятью формы СФТИ ТГУ, подробно поясняет особенности нового материала. В отличие от обычных металлов, которые при нагрузках меняют свою форму только упруго, комбинация титана и никелида титана с грамотно подобранной пористостью проявляет особенную закономерность – так называемое гистерезисное формоизменение. Когда на материал воздействует сила, он сначала сопротивляется, быстро накапливая напряжение, затем переходит в стадию плато, где может долго деформироваться без увеличения усилия. После снятия нагрузки структура полностью восстанавливает изначальный вид — как и здоровая кость после окончания воздействия.
Подобные свойства чрезвычайно ценны в медицинском протезировании, ведь живой организм постоянно находится в движении. Имплантат должен быть не просто прочным и коррозионно-стойким — он должен «вживаться» в биомеханику человека. Традиционные сплавы, такие как чистый титан, тантал или нержавеющая сталь, обладают высокими механическими показателями, однако являются слишком жесткими, не способны воспроизводить гистерезис и потому создают неестественную, статичную среду в организме. Научная команда СФТИ ТГУ уверенно продвигает материалы нового поколения, где металл «работает» как ткань.
Преимущества и практическое применение в медицине
Разработанный пористый материал на основе никелида титана и титана способен изменяться под нагрузкой до 6–7%, после чего возвращается к исходным размерам без остаточных деформаций. Благодаря этим уникальным характеристикам имплантаты, изготовленные с использованием данной технологии, приобретают минимум два ключевых преимущества:
- Биомеханическая совместимость — внутренняя структура имплантата подобна костной ткани, что снижает риск осложнений, ускоряет процесс приживления и способствует более естественным ощущениям при движениях.
- Долговечность и стойкость к коррозии — материалы устойчивы к воздействию физиологических жидкостей организма, что важно для продолжительного срока службы без замены.
Сферы применения чрезвычайно широки: травматология (штифты, пластины, соединительные элементы для костей, спицы), челюстно-лицевая хирургия, стоматология (импланты для зубных протезов) и другие направления хирургии, где важна долговечность и адаптация.
Прорыв для персонализированной медицины
Эластичный материал с «умной» памятью формы открывает перспективу создания имплантатов и ортопедических устройств, индивидуально подстраивающихся под строение и особенности организма каждого пациента. Возможность корректировать коэффициент пористости и состав сплава позволяет производить изделия, максимально соответствующие нуждам конкретного человека. Это важный шаг в направлении индивидуализированной медицины XXI века.
Надежные, гибкие и биоактивные материалы, разработанные коллективом СФТИ ТГУ, способны повысить качество жизни пациентов, сократить сроки реабилитации и минимизировать количество повторных операций по замене протезов. Медицина становится ближе к естеству человека, а современные достижения российских ученых оказывают заметное влияние не только в России, но и далеко за ее пределами.
Вклад СФТИ ТГУ и перспективы развития
Работа коллектива Сергея Аникеева ярко демонстрирует, как фундаментальные знания и междисциплинарный подход позволяют решать важнейшие задачи современной медицины. Применение титана и никелида титана с контролируемой пористостью и эффектом памяти формы — не только научный успех, но и уверенный вклад в здоровье миллионов людей. Новая технология уже получила патент и активно внедряется в проекты имплантологического направления.
Впереди — масштабное развитие исследований, создание специализированных имплантатов для разных областей медицины и внедрение инновационных решений на практикую в медицинских учреждениях. Инновационные материалы Сибирского физико-технического института Томского государственного университета становятся фундаментом здоровья и высокого качества жизни будущих поколений.
Источник: scientificrussia.ru
