Российские ученые разработали покрытие, продлевающее срок службы титановых имплантов

Суть разработки состоит в "печати" равномерного пористого покрытия тантала на поверхности титана. Такой процесс осуществляется с помощью компьютерного управления и электроискровых разрядов.

Разработчики предпочитают именно титан для создания зубных имплантов, суставов, фрагментов костей и других медицинских протезов. Это связано с его качествами - титан прочный, легкий и устойчивый к коррозии материал.

Но иногда организм человека может отторгать этот металл из-за примесей, которые содержатся в его сплавах. Именно для устранения этой проблемы специалисты решили нанести на него покрытие из керамики, которое помогает ему лучше "встроиться" в организм.

В своем исследовании ученые из Саратовского государственного технического университета использовали метод электроискрового легирования, который помогает "сваривать" танталовые микрокапли на поверхности титана с помощью высокочастотных электрических искр.

После этого процесса специалисты провели высокотемпературную обработку, что привело к формированию тонкого оксидного слоя на поверхности танталового покрытия. Это улучшило устойчивость металла к коррозии и придало ему гипоаллергенные свойства. Контролируемая термообработка превратила тантал в сверхтвердый материал с наноразмерной поверхностной структурой, что делает его способным выдерживать интенсивные механические нагрузки, которым подвергаются кости.

Однако такой метод показал неравномерность в толщине покрытия, что препятствовало его роли своеобразного буфера между костью и титаном, защищающего имплант от повреждений.

Ученые решили доработать это и автоматизировали процесс электроискрового напыления тантала с использованием числового программного управления. Это позволило получить покрытие с равномерной толщиной около 50-70 микрон.

Комбинация методов привела к созданию сверхтвердого пористого материала, обладающего удивительной прочностью — 60-80 гигапаскалей, что в 2-5 раз превышает показатели биосовместимых покрытий, созданных другими методами и из других материалов, таких как оксид и нитрид титана.

Новая разработка российских ученых поможет улучшить характеристики титановых имплантов, а также продлить срок их службы. Использование танталового покрытия не только улучшит сращивание имплантов с костями, но также снизит риск аллергических реакций у пациентов, делая медицинские протезы более надежными и долговечными.