В Петербурге разработали многослойные титановые имплантаты, имитирующие структуру кости

Исследователи из Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого (СПбПУ) применили метод 3D-печати для создания костных имплантатов из нескольких различных сплавов титана. Технология позволяет наделить разные части изделия специфическими свойствами, максимально приближая его к структуре живой кости. Результаты исследования опубликованы в журнале Metals.

Стандартные монолитные протезы не всегда отвечают всем требованиям медицины одновременно. Для центральных зон важна устойчивость к изгибам, для поверхности — быстрое срастание с тканями, а для участков контакта с организмом — защита от микробов. Ученые решили эту проблему, объединив в одной конструкции несколько материалов.

В ходе экспериментов использовали биосовместимые составы: титан с танталом (Ti15Ta), смесь титана, тантала, ниобия и циркония (Ti10Ta2Nb2Zr), а также сплав с добавлением меди (Ti13Nb13Zr5Cu). Атомы меди обеспечивают антибактериальный эффект, подавляя рост патогенной флоры на поверхности устройства.

Специалисты использовали метод селективного лазерного плавления. В процессе печати между слоями разных металлов образуются переходные зоны толщиной в несколько сотен микрометров. Тесты подтвердили, что эти участки по прочности не уступают исходным материалам, исключая риск разрушения имплантата на стыке слоев.

Доцент СПбПУ Игорь Полозов пояснил, что сходство с настоящей костью достигается не только химическим составом, но и регулируемой пористостью каждого слоя. Лабораторные исследования на культурах клеток кости и десны подтвердили безопасность материалов.

Перед внедрением технологии в хирургическую практику ученые планируют изучить коррозийную стойкость и усталостную прочность переходных зон в условиях длительных нагрузок. Работа получила поддержку Российского научного фонда.