Исследователи Национального исследовательского технологического университета «МИСИС» (НИТУ МИСИС) совместно с коллегами из Московского физико-технического института (МФТИ) и Института физики прочности и материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук (ИФПМ СО РАН) разработали новый метод обработки биорезорбируемого магниевого сплава, благодаря которому имплантаты, изготовленные из него, дольше сохраняют нужную форму и растворяются в организме равномерно, что минимизирует необходимость повторных операций.

Традиционные имплантаты из стали или титана требуют их хирургического удаления после восстановления кости. Магниевые сплавы рассматривают в качестве альтернативы традиционным имплантатам, поскольку они обладают механическими свойствами, близкими к костной ткани, а также постепенно растворяются в организме, исключая необходимость повторной операции. Однако существенным недостатком таких имплантатов является их низкая коррозионная стойкость.

«Основной недостаток биорезорбируемых магниевых сплавов заключается в том, что без специальной обработки — у них низкая коррозионная стойкость. Имплантат начинает растворяться ещё до того, как кость полностью восстанавливается, и это может привести к осложнениям и повторной операции», — объяснил один из авторов исследования, заведующий лабораторией аддитивного производства НИТУ МИСИС, PhD Станислав Чернышихин.

Авторы доказали, что регулировать скорость растворения магниевого сплава WE43, полученного аддитивным методом, позволяет специальный метод термообработки.

«Мы впервые в России продемонстрировали, что на долговечность образца из магниевого сплава, напечатанного на 3D-принтере, решающим образом влияет уровень остаточных механических напряжений. Чем он ниже, тем более сбалансированные коррозионные и механические свойства мы получим. Регулировать этот уровень можно с помощью заданных режимов термообработки. Остаточную пористость и технологические дефекты в сплавах после 3D-печати можно контролировались, управляя объёмной плотностью лазерной энергии», — поделилась Вероника Утяганова, один из авторов исследования, научный сотрудник лаборатории аддитивного производства НИТУ МИСИС, кандидат технических наук.

В ходе исследования учёные подобрали такой режим термообработки для образца, выполненного методом 3D-печати из металлического порошка, благодаря которому, по мнению учёных, имплантат растворяется до 1,5 раз медленнее, а, следовательно, сохраняет прочность и обеспечивает надёжную фиксацию кости до её полного заживления. Кроме того, термообработка улучшила однородность структуры и уменьшила количество микродефектов, что повысило общую надёжность образцов, полученных методом 3D-печати.