Ученые Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого предложили применять несколько титановых сплавов при 3D-печати костных имплантатов. Такой подход должен помочь создавать конструкции, которые лучше соответствуют свойствам натуральной кости и не отторгаются организмом. Результаты исследования опубликованы в журнале Metals, сообщило РИА Новости.
Разным участкам имплантата нужны разные характеристики. Одни зоны должны выдерживать изгиб, поверхность — быстро соединяться с костной тканью, а места соприкосновения с биологическими тканями — препятствовать размножению бактерий. Один материал не способен одновременно обеспечить все эти свойства.
Исследователи предложили использовать три биосовместимых сплава: титано-танталовый Ti15Ta, состав Ti10Ta2Nb2Zr с танталом, ниобием и цирконием, а также Ti13Nb13Zr5Cu. Последний сплав содержит медь, атомы которой помогают сдерживать рост бактерий. Каждый материал планируется применять в той части конструкции, где его свойства наиболее востребованы.
Эксперименты показали, что при изготовлении методом селективного лазерного плавления между разными сплавами формируются переходные участки толщиной в несколько сотен микрометров. По прочности они не уступают исходным материалам и не становятся слабым местом имплантата. Совместимость сплавов с живыми тканями специалисты проверяли в лаборатории на культурах клеток костной ткани и десны.
Дополнительная настройка пористости отдельных слоев может сделать внутреннюю структуру имплантата еще ближе к натуральной кости. При этом до начала клинического применения технологии ученым предстоит изучить выносливость переходных зон, их устойчивость к коррозии и реакцию организма на эти участки. Исследование поддержал Российский научный фонд в рамках гранта № 25-79-00097.