Ученые СФТИ ТГУ представили новый способ увеличения шероховатости поверхности стенок пор в пористых материалах на основе никелида титана (TiNi). Такие материалы используются для создания имплантов – то есть для замены или реконструкции костных тканей в челюстно-лицевой хирургии и стоматологии. Физики объясняют: если выдержать ряд технических условий в процессе спекания порошка никелида титана, то на поверхности стенок пор формируются особые террасовидные рельефы, а это улучшает приживаемость имплантов. Документы на патент уже отправлены, сейчас проходит этап экспертизы по существу.

В своей кандидатской диссертации научный сотрудник СФТИ Сергей Аникеев разработал материалы, полученные методом спекания порошка никелида титана, которые имеют особую террасовидную поверхность стенок пор. Ранее в пористых материалах на основе никелида титана террасовидные структуры не наблюдались.

Ученые СФТИ провели исследования in-vitro и доказали положительный эффект от увеличения шероховатости поверхности стенок пор. Благодаря этим террасам имплант лучше и быстрее приживается в организме человека, поскольку клетки костного мозга, печени, поджелудочной железы и другие нуждаются в возможности прикрепления на самой первой стадии заполнения импланта.

• Увеличение числа прикрепившихся клеток и межклеточных выростов обеспечивает в будущем активное развитие клеточных популяций в пористом импланте, – объясняет Сергей Аникеев, кандидат физико-математических наук, научный сотрудник лаборатории медицинских сплавов и имплантов с памятью формы СФТИ.

Разработанный учеными СФТИ способ увеличения шероховатости поверхности позволит уже на этапе производства сплава закладывать необходимые структурные характеристики. Благодаря этому с материалом не нужно будет проводить дополнительные манипуляции уже после того, как имплант готов.

• Нужно соблюсти температурно-временной режим спекания, скорость нагрева и обеспечить высокую степень вакуума при спекании. Появление такого рельефа объясняется процессами объемной и поверхностной диффузии атомов и их взаимодействием с поверхностью частиц порошка при кристаллизации расплава. Террасы образуются на поверхности стенок пор в местах, свободных от частиц вторичных фаз, – объясняет Сергей Аникеев. – Сейчас существует ряд методик усовершенствования поверхности материала для имплантов, однако все они касаются в основном монолитных материалов. К пористым конструкциям эти методики неприменимы.

На данном этапе научной работы ученые изучают микроструктуру полученных образцов и выявляют закономерности образования террасовидного рельефа на поверхности стенок пор. 

Работы Сергей Аникеев ведет вместе со студентом ФФ Александром Гариным при поддержке гранта РНФ № 17–79–10123 по Президентской программе исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными. Все исследования должны быть закончены к середине 2019 года.