Замість кісток – чистий титан

Українські медики при протезуванні кульшового суглобу (з’єднує ногу з тулубом) сьогодні використовують здебільшого зарубіжні вироби, оскільки аналогічні вітчизняні пропозиції практично відсутні на ринку. Проте іноземна продукція коштує дорого, і через це багато пацієнтів не можуть дозволити собі замінити свій зношений суглоб штучним, що збільшує кількість інвалідів та скорочує термін їхнього життя. Фахівці Інституту надтвердих матеріалів (ІНМ) імені В.М. Бакуля НАН України запропонували рішення, яке зробить протези значно дешевшими.

Кульшовий суглоб спрощено можна представити у вигляді чашки (знаходиться в тулубі) та кульки на вершині кістки (в нозі). При ходінні кулька треться об чашку, і одним із найважливіших параметрів для штучного протезу є зносостійкість. Нині в Україні переважній більшості пацієнтів імплантують ендопротези, шарнірну пару яких складає головка зі сплаву СоСrMo (кобальт-хром-молібден) і компонент із високомолекулярного поліетилену на поверхні чашки.

Однак такий сплав не є найкращим матеріалом для розміщення у людському тілі. Протези з нього, наприклад, не можна ставити пацієнтам, хворим на ниркову недостатність, та жінкам репродуктивного віку.

Серед металів найкраща біосумісність властива чистому титану. Але в нього є недолік – титанові деталі важко оброблювати звичайними абразивними методами.

Українським ученим вдалося подолати цю проблему, модифікувавши робочу поверхню протезів. Для обробки сферичних голівок титанового суглобу фахівці ІНМ імені В.М. Бакуля НАН України розробили алмазно-абразивний інструмент і технологію точного формоутворення сферичних поверхонь за допомогою алмазно-абразивної обробки.

Розроблені фахівцями Інституту надтвердих матеріалів імені В.М. Бакуля НАН України сферичні головки з чистого титану для ендопротезів кульшового суглоба

Створене рішення забезпечує можливість різальним зернам адаптивно переміщуватися і тим самим зберігати гарантований зазор між інструментом й оброблюваним матеріалом, що дозволяє уникнути зчеплення та задироутворення. Для досягнення необхідного рівня шорсткості науковці створили полірувальну пасту, яка забезпечує інтенсивний механохімічний вплив на оброблювану поверхню.

Окрім цього учені інституту спільно з колегами із Фізико-механічного інституту імені Г.В. Карпенка НАН України запропонували використати технологію термодифузійного насичення азотом з контрольованого газового середовища. Це рішення збільшило міцність робочої поверхні сферичних титанових головок.

Проведені випробування зносостійкості засвідчили, що за своїми антифрикційними властивостями пара тертя «титан-хірулен» («хірулен» – марка надвисокомолекулярного поліетилену, з якого виготовляють ацетабулярну чашку) істотно перевершує традиційну пару «CoCrMo/хірулен». Тертя в парі «титан/хірулен» є меншим на 25%, а зношування – вшестеро.

Загальний вигляд ендопротезу кульшового суглоба

Триботехнічні властивості пари тертя «азотований титан ВТ1-0/хірулен» перебувають на рівні пари «кераміка/хірулен», а ймовірність крихкого руйнування при цьому виключається. Після проходження шляху тертя 200 км, що тотожне близько 23 млн циклів навантаження, вчені не виявили зношування титанового компонента.

Розроблена технологія, призначена для вирішення надзвичайно важливої медично-соціальної проблеми, уже готова до впровадження, а на кінець поточного року заплановано випробування титанових головок на стенді-імітаторі в польському Інституті трибології.

За інформацією прес-служби НАН України

 

НАПИСАТИ ВІДПОВІДЬ

Коментуйте, будь-ласка!
Будь ласка введіть ваше ім'я