Найден способ сделать титановые зубные импланты прочнее

Способ сделать титановые зубные импланты прочнее и ускорить процесс их срастания с костной тканью разработали ученые Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ). Разработка позволит выпускать более надежные отечественные конструкции, которые быстрее приживаются, реже вызывают осложнения, а за счет меньших размеров операция становится менее травматичной.

«Ученые ПНИПУ впервые в России изучили, как обрабатывать нанотитан, чтобы получить идеальную поверхность для срастания с костью. Они подобрали режимы обработки, при которых шероховатость поверхности снижается вдвое, а прочность вырастает в 2,5 раза. Доля костной ткани в зоне контакта достигает 74-76% — это выше, чем у стандартных имплантов», — рассказали в министерстве.

Как отметили в ведомстве, разработка особенно актуальна для челюстно-лицевой хирургии, которая нуждается в миниатюрных, но очень прочных имплантах, не отторгающихся организмом и быстро срастающихся с костью. Чистый титан хорошо приживается в организме, но он достаточно мягкий и по прочности уступает титановым сплавам, а для зон с высокими жевательными нагрузками это может быть критично. Сплавы тверже, но содержат добавки других металлов — например, алюминия или ванадия, которые могут вызывать аллергические реакции и воспаление в окружающих тканях. А чтобы сделать чистый титан прочнее, можно не добавлять к нему посторонние металлы, изменив структуру самого материала и максимально измельчив его зерна. Это новый подход, который позволяет сохранить химическую чистоту титана и значительно увеличить твердость.

Ученые Пермского политеха впервые в России выяснили, как создать нанотитан, чтобы кость врастала в него быстрее. Они нашли режимы обработки материала, при которых шероховатость поверхности снижается вдвое, а именно от микрорельефа зависит, смогут ли костные клетки закрепиться на импланте. Даже наноразмерные изменения способны либо запустить рост новой ткани, либо замедлить его.

Исследователи измеряли шероховатость поверхности, смотрели, есть ли дефекты, насколько равномерно идет обработка, как ведет себя нанотитан по сравнению с обычным. Это было необходимо, чтобы понять при каких режимах получается рациональный микрорельеф, на который потом будут крепиться костные клетки.

«Мы подобрали оптимальные настройки для обработки нанотитана: скорость 25,4 м/мин, подачу 0,06 мм/об и глубину резания 0,3 мм. Благодаря этому его шероховатость была в два раза меньше, чем у обычного титана при тех же параметрах. Микротвердость выросла в 1,2 раза, а прочность на растяжение стала в 2,5 раза выше, чем у исходного материала. Поверхность нанотитана получилась ровной и гладкой, без дефектов и микротрещин. Мелкое зерно позволяет материалу деформироваться равномернее, без локальных разрушений», — добавил Песин.

Испытания на живых организмах подтвердили безопасность нанотитана, созданного по подобранным режимам. По словам ученых, материал не вызывает аллергии или воспалений, костная ткань нарастает на нем активно: ее доля в зоне контакта достигает 74-76%, тогда как у большинства стандартных имплантов этот показатель обычно не превышает 65-70%. При этом соединительной ткани, мешающей приживлению, вокруг нанотитана оказалось всего 2-3%. Как пояснили в ПНИПУ, чем меньше такой прослойки, тем прочнее имплант срастается с костью.

Источник: ТАСС. Наука.