Гибкий сверхпрочный пористый материал на основе титана может помочь вылечить тяжелые травмы. Немецкие ученые, работающие в проекте TiFoam, создали материал, который буквально врастает в кости.

Новый вид имплантатов представляет собой титановую «пену», которая очень похожа по структуре на человеческие кости. Такая форма не только снижает нагрузку на натуральные ткани, но и способствует более прочному срастанию с костями реципиента.

Титановая пена быстро обрастает костной тканью

Чем большую нагрузку испытывает кость, тем прочнее она становится. Те части человеческого скелета, которые испытывают меньшее напряжение, как правило имеют меньшую плотность костной ткани. Нагрузка же стимулирует рост костей. Именно этот эффект планируют использовать для сращивания пористых имплантатов с костями.

Среди всех доступных медикам материалов больше всего соответствует потребностям костной имплантации титановый сплав Ti6Al4V. Он очень прочный, стабильный, упругий и хорошо переносится организмом. Но, к сожалению, при высоких температурах титан реагирует с кислородом, азотом и углеродом, что сильно сужает диапазон доступных производственных процессов. Именно поэтому очень сложно массово производить сложноструктурированные титановые имплантаты.

К тому же, используемые сегодня имплантаты соединяются с костями механически, с помощью различной крепежной фурнитуры. Из-за того что титан во много раз прочнее кости, такие имплантаты рано или поздно разбалтываются и требуют зачастую опасной и травматичной операции по замене. Кроме того, они не допускают больших нагрузок, потому что прочность кости ограничивается самым слабым звеном – местом крепления имплантата к костной ткани.

Титановая пена изготавливается с помощью порошковой металлургии, которая используется, например, для производства керамических фильтров. В полиуретан с открытыми порами заливается насыщенный раствор, состоящий из среднего и мелкого порошка титана. Порошок прилипает к «клеточным» структурам и после испарения полиуретана остается готовая титановая «губка».

Механические свойства титановой пены очень близки к человеческой кости. Прежде всего, это баланс прочности и минимальной жесткости. Уникальные особенности пористого имплантата позволят использовать его в сложных случаях, когда кость испытывает разнонаправленные нагрузки. При этом кость практически сразу можно подвергать возрастающим нагрузкам, которые не повредят, а наоборот укрепят поврежденный участок.