Когда магнию не страшен титан: тольяттинские ученые провели испытания по совместимости хирургических имплантов
Материаловеды Тольяттинского госуниверситета (ТГУ) опытным путём установили безопасное расстояние между медицинскими изделиями из титана и биорезорбируемыми хирургическими имплантатами из магниевых сплавов, при котором магниевые имплантаты будут выполнять свою функцию, не разрушаясь в организме человека преждевременно. Результаты коррозионных испытаний опубликованы в журнале Frontier Materials & Technologies.
Фото: unsplash.com
Биорезорбируемые имплантаты из магниевых сплавов обладают способностью полностью растворяться в теле человека, что позволяет обойтись без повторной операции по их извлечению. Вопрос о возможности использования магниевых имплантатов совместно с изделиями из титановых сплавов пока изучен недостаточно. В то же время известно, что химические элементы с более положительным электродным потенциалом, чем у магния, такие как титан и железо, пагубно влияют на коррозию магниевых сплавов, поскольку за счёт гальванического эффекта растворение магния происходит существенно быстрее.
- На практике может возникнуть ситуация, когда потребуется установить магниевый имплантат на некотором расстоянии от уже установленного титанового. В этом случае у хирурга должно быть чёткое понимание возможности возникновения гальванопары между титаном и магнием и, соответственно, риска преждевременного выхода из строя магниевого имплантата ввиду его ускоренного растворения, - поясняет один из авторов исследования младший научный сотрудник научно-исследовательского института прогрессивных технологий (НИИПТ) ТГУ Павел Мягких.
Учёные ТГУ провели серию экспериментов, чтобы определить безопасное расстояние, на котором негативный эффект не будет проявляться.
- Коррозионные испытания проводились в условиях, имитирующих условия внутри человеческого тела - с циркуляцией коррозионной среды (использовался физиологический раствор) и поддержанием температуры 37±1 °C. Титановый имплантат располагали в 3, 6 и 12 см от образца из магниевого сплава. Дополнительно были проведены испытания образцов контрольной группы без титанового имплантата, - говорит Павел Мягких.
Согласно полученным данным, при расстоянии между титаном и магнием в 3 см гальванический эффект проявляется ярко: увеличивается скорость коррозии и размер коррозионных повреждений, однако на расстоянии в 6 см титановый имплантат уже не оказывает видимого влияния на коррозию образца.
- Результаты опытов свидетельствуют о том, что установка имплантата из магниевого сплава в организме человека ближе чем в 6 см к уже установленному титановому имплантату несёт значительные риски преждевременного выхода магниевого изделия из строя, - резюмирует Павел Мягких.
В исследовании также принимали участие директор НИИПТ ТГУ доктор физико-математических наук, профессор Дмитрий Мерсон, старший научный сотрудник НИИПТ ТГУ Евгений Мерсон, младший научный сотрудник НИИПТ ТГУ Виталий Полуянов и магистрантка института машиностроения ТГУ Марина Бегун.
Журнал Frontier Materials & Technologies является рецензируемым научным журналом и издаётся с 2008 года. До декабря 2021 года выходил под названием "Вектор науки Тольяттинского государственного университета" (Science Vector of Togliatti State University / Vektor nauki Tolyattinskogo gosudarstvennogo universiteta).