Это позволит создать имплантаты, способные полностью заменить поврежденные части скелета.
Исследователи из Национального исследовательского технологического университета МИСиС совместно с коллегами из Канады создали сплав со столь высокой упругостью, что его впервые можно использовать как полноценную замену костям. Статья об этом опубликована в Materials Science and Engineering: A.
В XX веке ученые выяснили, что наши кости ломаются и трескаются так часто главным образом из-за малых физических нагрузок. Особенно очевидно это стало в длительных полетах в космос, где без силы тяжести мышцы практически не нагружают кости и те стремительно деградируют. Поскольку современный образ жизни приводит ко все меньшей физической нагрузке, прочность человеческих костей и дальше будет снижаться, в особенности к пожилому возрасту. Количество переломов возрастет. Это значит, что нужен материал, который смог бы служить заменой для поврежденных костей.
Авторы новой работы предложили для этого сразу несколько сплавов на основе титана, циркония и ниобия. Все три металла исключительно устойчивы к коррозии, что особенно важно потому, что человеческий организм — агрессивная среда, где большинство деталей из металлов быстро разрушаются. Кроме того, они не ядовиты, как ряд легирующих добавок для сталей.
Созданные сплавы титан-цирконий-ниобий имеют «память формы». Это значит, что при нагреве они восстанавливают свою исходную форму даже если перед этим были полностью смяты. Такое свойство очень полезно для имплантатов: в человеческом организме они постоянно остаются теплыми, что побуждает материал возвращаться в свой первоначальный вид. Это исключает деформацию металлических заменителей костей со временем.
Наиболее важной чертой новых сплавов стала их большая упругость. Дело в том, что до этого титановые сплавы уже применялись в заменителях поврежденных костей, но имели неприятную особенность. Будучи прочными как кость, но не очень упругими, они не передавали нагрузку на соседние кости человека. Те, не испытывая нагрузки, становились менее прочными со временем, и соединение с титановой «костью» в итоге получалось непрочным. Титановый заменитель начинал «болтаться» на стыке с настоящей костью, что подвергало опасности здоровье пациента. С новым сплавом эта проблема будет решена — он передаст нагрузку на кости-соседи, и те уже не потеряют свою прочность.
