Учёные повысили прочность костных имплантов в 30 раз

[edogs]

Титан и его сплавы активно применяются для изготовления металлических имплантов, которые устанавливают в костную ткань. Например, с помощью винтов и штифтов из этого металла травматологи проводят операции остеосинтеза — хирургическое соединение костных отломков, ускоряющее их сращение при сложных переломах. Титан обладает высокой прочностью, коррозионной стойкостью и биосовместимостью, то есть не отторгается организмом. Однако циклические нагрузки, например при ходьбе, постепенно разрушают его поверхность. Избежать этого можно, покрыв титан защитным материалом с повышенной устойчивостью к агрессивным факторам.

Если это винты и штифты для сращения костей, то ведь пока все не срослось - нагрузок вообще не должно быть? И неужели там такие нагрузки, что винты разрушаются раньше, чем сращивается кость, кость же не прочнее металла, особенно еще не срощенная?
И почему циклические нагрузки разрушают именно поверхность? Разрушали бы весь металл - было бы понятно, или разрушался бы не от нагрузок, а от влияния внешней среды - тоже было бы понятно.

[kazimir17]

Я заканчивал именно эту кафедру, именно по специальности "медицинская техника", в то время танталовыми покрытиями применительно к внутрикостным имплантам еще не занимались, но и для титановых покрытий ключевыми параметрами были адгезия к поверхности и когезия (прочность связи слоя напыленных частиц между собой). Так что вероятно тут просто упростили подачу информации .

[edogs]

Если мы правильно Вас поняли, то титановые штифты делают напылением слоями, а не выплавкой цельной детали или сам титан склонен к "слоению"? А танталовым покрытием титан говоря оборачивают в оболочку, что бы даже если внешние слои хрупкого титана и отслоятся из-за нагрузки, то остались бы на месте?

И еще если можно. Адгезия титана к поверхности была проблемой (например при попытке снять винты) или полезным свойством (что бы штифты лучше срастилось с костью)?

[kazimir17]

Не совсем, штифт просто вытачивают из титана на токарном станке, но поверхность после этого гладкая и кость не может с ним срастись и следовательно не может держать нагрузки. Нужно сформировать развитую пористую поверхность, есть разные методы: например травление в плавиковой кислоте в поле ультразвука, в этом случае поверхность и сама деталь - единое целое и вопрос прочности не стоит остро. Саратовский политех исторически экспериментировал с напылением покрытий из титана для тех же целей, но в этом случае прочность уже важна, например если покрытие начнет отслаиваться в процессе эксплуатации то штифт будет бесполезен. Ну а тантал просто прочнее и обладает лучшей чем титан биосовместимостью (хотя титан тоже хорош), но и процесс напыления сложнее.

[vilgeforce]

Форма "штифтов" далеко не всегда цилиндрическая. Подозреваю штамповку, гибку или фрезерование

[centralhardware2]

Это речь про спицы которые потом извлекаются? И получается этот процес by design болезненный ?

[kazimir17]

ну мы больше дентальными имплантами занимались, вообще всякие шурупы которыми крепят осколки костей тоже нет смысла вынимать потом: лишняя операция, лишняя травма.

[lgorSL]

Операция по вытаскиванию пластин и винтов намного легче. Разрез кожи обычно делают по тому же месту, там нервных окончаний толком уже нет и оно почти не болит. И тот факт, что после вытаскивания пластины кости целые и сразу можно двигаться, тоже очень помогает.

Мне вытаскивали пластины и шурупы обратно их ключицы и из ноги, в обоих случаях операция и восстановление намного легче были, чем при их установке.

[vilgeforce]

Ну вообще кости лучше срастаются под нагрузкой. И дозированную нагрузку прямо даже рекомендуют. Так что, по идее, нагрузки на металл быть могут

[BugM]

Проблем что под разумными нагрузками ломаются существующие пластины или винты вроде нет. Я не специалист, но вроде не слышал о таких проблемах.

Может так выйдет уменьшить толщину и вообще размеры? Не уверен, но вроде так есть смысл.

[vilgeforce]

Но перелом с переломом металла, говорят, очень плох. Уменьшение размеров не факт что нужно: например, "гвоздь" забивается внутрь кости и тонкие импланты, подозреваю, тут будут не очень. Опять же, тонкие винты будут прорезать кость. С пластинами, может, есть смысл. Нужны травматологи в треде

[Daddy_Cool]

К сожалению из новости непонятно, в чем именно новизна.
Так-то вроде давно это покрытие делают.
Или это именно у нас наконец-то сделали?

Tantalum Nitride-Decorated Titanium with Enhanced Resistance to Microbiologically Induced Corrosion and Mechanical Property for Dental Application
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/26107177/ (2015)

Promotion of osteointegration under diabetic conditions by tantalum coating-based surface modification on 3-dimensional printed porous titanium implants
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/27648775/ (2016)

Tantalum-coated pedicle screws enhance implant integration
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/31583537/ (2017)

Tantalum-incorporated hydroxyapatite coating on titanium implants: its mechanical and in vitro osteogenic properties
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/31583537/ (2019)

[kazimir17]

Ну судя по дате этих статей не очень то и давно, когда я учился там то делал обзоры разных мировых новинок по дентальным имплантатам , вообщем в 2005-2008 годах о танталовых покрытиях никто особо не говорил, все больше титаном занимались.

[Didimus]

Заголовок в стиле учёные путешествуют во времени

[Alexwoodmaker]

Титан+нейросети+генинженерия+суперкомпьютеры... черная дыра все это проглотит и начнет новый отсчет

[konst90]

В заголовке прочность, в тексте твердость. А это разные понятия.