Исследователи Тольяттинского государственного университета провели детальное изучение механизмов коррозии перспективного магниевого сплава ZX10, применяемого для производства биорезорбируемых (саморастворяющихся) имплантатов.
Как сообщают в пресс-службе Минобрнауки России, полученные результаты открывают путь к созданию более надежных изделий для челюстно-лицевой хирургии и ортопедии, что исключит необходимость повторных операций по удалению фиксирующих элементов. Результаты работы опубликованы в журнале «Materials. Technologies. Design».
В отличие от постоянных титановых или стальных конструкций, магниевые имплантаты выполняют поддерживающую функцию во время срастания кости, а затем постепенно растворяются, замещаясь естественной тканью. Это сокращает сроки реабилитации и снижает нагрузку на систему здравоохранения. Однако критически важно контролировать скорость деградации: слишком быстрое разрушение приведет к потере опоры, а слишком медленное — может вызвать воспалительную реакцию.
В ходе работы ученые ТГУ Дмитрий Мерсон, Евгений Мерсон, Павел Мягких, Виталий Полуянов и Александр Сергеев исследовали два состояния сплава ZX10: исходное крупнозернистое (литое) и мелкозернистое, полученное методом экструзии при 320°C. Обработка позволила уменьшить размер зерна металла в 10 раз, что кардинально изменило его свойства. Эксперименты в условиях, имитирующих среду организма, показали, что надежность и скорость коррозии зависят не только от размера зерна, но и от кристаллографической текстуры и электрохимических характеристик микрочастиц в структуре сплава. Эти частицы могут вызывать локальную коррозию, создавая эффект миниатюрной гальванической пары.
Используя методы сканирующей электронной и атомно-силовой микроскопии, специалисты зафиксировали характер образования коррозионных повреждений. Результаты подтвердили, что мелкозернистая структура принципиально меняет поведение имплантата: формируется более плотная защитная пленка, а разрушение происходит равномерно, без образования глубоких «язв».
На крупнозернистом материале образуются глубокие коррозионные язвы, которые могут стать концентраторами напряжений и привести к преждевременному выходу имплантата из строя. Мелкозернистый сплав продемонстрировал более высокую коррозионную стойкость, что делает его предпочтительным для изготовления ответственных хирургических изделий
Полученные знания позволяют прогнозировать срок службы имплантата и проектировать изделия с заданными и контролируемыми характеристиками растворения, обеспечивая их механическую целостность на весь период заживления.
Ранее Наука Mail рассказывала, что новый метод Пермского Политеха предсказывает «старение» имплантов для суставов.
