В ПИШ ТУСУРа разрабатывают технологию спекания керамики для задач протезирования

Команда проекта Передовой инженерной школы ТУСУРа работает над улучшением характеристик керамических биосовместимых имплантатов.

По мере старения населения планеты заболевания костно-суставного аппарата и его травматические повреждения вышли на четвертое место по значимости среди неинфекционных заболеваний, уступая лишь сердечнососудистым, онкологическим заболеваниям и сахарному диабету. При этом для создания работающего имплантата необходимо добиться его биомеханической совместимости с контактирующей биологической тканью. Один из лучших материалов, которые можно применять для этих целей – керамика.

«Придание керамике особых свойств основано на различных методиках: обработка поверхности кислотами, пескоструйная обработка или спекание керамики с заданными свойствами. Мы пошли по пути придания свойств уже готовым изделиям», - рассказывает руководитель проекта, профессор кафедры физики Александр Климов. 

Проект появился благодаря интересу к этой тематике аспиранта ТУСУРа. Александр Петров - сотрудник компании «МОИЕ Керамик-Имплантате», которая является лидером в области разработки и производства керамических эндопротезов, заинтересовался возможностью изменения структуры поверхностного слоя в процессе спекания керамики, которая была описана в одной из статей учёных ТУСУРа.  

«В рамках проекта ПИШ мы пытаемся повторить этот эффект на той керамике, которая используется при производстве имплантатов у нашего промышленного партнера. На данный момент при определенной подготовке образцов и использовании определенного режима на электронно-лучевой установке нам удалось управлять параметрами шероховатости. Обработка сопоставима с результатами, которые получаются при пескоструйной обработке и обработке с помощью кислот, при этом материал не загрязнен химическими элементами, что важно при имплантации», - отмечает Александр Климов.  

Кроме сотрудников лаборатории плазменной электроники в проекте принимают участие два магистранта ПИШ.

«Еще будучи бакалавром, когда я обучался по направлению «Нанотехнологии в электронике и микросистемной технике», меня заинтересовало материаловедение. Когда в начале обучения в Передовой инженерной школе проходила презентация проектов, решающим в выборе темы стала возможность заниматься исследованием свойств материалов, их обработкой и получением новых свойств. Нравится мне и то, что проект связан с медициной – если у нашей команды все получится, на основе нашей технологии будут производиться имплантаты, которые смогу улучшить качество жизни людей», - поделился магистрант Глеб Касьянов. 

Проектное обучение, по словам Глеба, позволяет на практике работать с тем, что изучаешь в теории.

«Например, до поступления в ПИШ я никогда не имел дело с электронно-лучевыми технологиями. Но это не беда – руководитель проекта и в целом сотрудники кафедры физики погрузили всех участников команды проекта в тему, обучили азам, пояснили физику всех процессов, физику плазмы – как она взаимодействует с материалами».

На данном этапе команда проекта отрабатывает технологию на модельных образцах.

«Они выглядят как таблетки диаметром 10 мм и высотой 3 мм. За счет быстрого нагрева электронным пучком удается сформировать  необходимую шероховатость в районе 1-2 микрометров, которая пригодна для использования в имплантатах. Следующим шагом станет отработка технологии на реальных образцах – они несколько больше по размеру и отличаются сложной формой, - рассказывает Александр Климов. - Надеемся, что результаты работы позволят нам создать технологию для производства высококачественных имплантатов». 

«Пористые шероховатые структуры благотворно влияют на параметры тканевого развития, - рассказал генеральный директор компании «МОИЕ Керамик-Имплантате», профессор, д.м.н. Анатолий Карпов. – Технология, которую отрабатывают в ТУСУРе, очень перспективна с точки зрения создания материалов с нужными для этого характеристиками - экспериментальные данные внушают оптимизм. После завершения проекта мы проведем всевозможные экспертизы, и в случае успеха интегрируем эту технологию в наше производство».