Российские ученые выяснили, как сплав магния ведет себя в условиях, приближенных к условиям человеческого организма. Результаты экспериментов помогут создавать эффективные материалы для имплантатов. Исследование опубликовано в журнале Journal of Magnesium and Alloys.
В современном мире имплантаты помогают в решении многих медицинских задач. Они пользуются большим спросом в ортопедии, травматологии, сердечно-сосудистой хирургии и т. д. Именно поэтому усовершенствование материалов, необходимых для изготовления имплантатов, является одной из наиболее приоритетных задач. Обычно в качестве основы для таких приспособлений используются неразлагающиеся металлы и сплавы. Однако эти материалы имеют ряд существенных минусов. Так, они не деградируют, что в дальнейшем потребует проведения повторной операции и установки нового имплантата. Их износ, в свою очередь, способен нанести вред здоровью человека, поскольку они могут вызвать воспаление.
В качестве подходящей альтернативы выступают биоразлагаемые металлические материалы. Среди них потенциально эффективным является магний (Mg) и его сплавы. Этот элемент подвержен быстрой коррозии, поэтому не может обходиться без соответствующей защиты. Однако сперва необходимо выяснить механизм его деградации. Так, его можно изучить с помощью локального электрохимического анализа. Установка взаимосвязи между гетерогенностью материала (т. е. разными свойствами в разных частях) и его локальной коррозионной активностью поможет ученым сформировать на поверхности сплавов защитные покрытия. Подобная система послужит основой для эффективных имплантатов. Затем материал будет безопасно растворяться в организме, не причиняя вреда человеку.
Для своего эксперимента ученые выбрали кальций-магниевый сплав, поскольку он безопасен для живых систем. Эти элементы уже находятся в нашем организме, поэтому их постепенное высвобождение будет оказывать благоприятный эффект, ускоряя процесс заживления. Команда проверила, как сплав Mg-0,8Ca ведет в себя в жидкостях, имитирующих биологические. Ученые исследовали его в среде для культивирования клеток и в физрастворе. Они наблюдали за потерей веса, изменениями структуры и химического состава поверхностных слоев. Авторы пользовались сканирующими электрохимическими методами. Им удалось разработать модели того, как сплав деградирует в жидкостях, аналогичных тем, что есть в организме. Результаты экспериментов показали, что добавление кальция в сплав усиливает деградацию материала. Этот процесс протекал быстрее на тех участках, где примеси было больше.
«Система многообещающая, и мы развиваем теоретические основы коррозионной деградации сплавов магния, перспективных для использования в качестве биодеградируемых имплантатов. В дальнейшем мы планируем разработать новые физико-химические методы обработки и исследования свойств материалов. Это позволит повысить их функциональность и эффективность в различных областях науки и техники, а также создать новые функциональные системы и покрытия», — заключает Андрей Гнеденков, руководитель проекта, доктор химических наук, ведущий научный сотрудник Института химии ДВО РАН.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
