Украинские медики при протезировании тазобедренного сустава сегодня используют в основном зарубежные эндопротезы, поскольку аналогичные отечественные изделия практически отсутствуют на рынке. Высокая стоимость импортируемой продукции существенно удорожает операцию по протезированию, а следовательно, делает ее недоступной для многих пациентов, что приводит к росту количества людей с ограниченными возможностями и сокращение срока их жизни.
Решение проблемы создания эффективного отечественного эндопротеза, которое дало бы возможность вернуть к полноценной жизни большое количество больных, предложили специалисты Института сверхтвердых материалов (ИНМ) имени. М. Бакуля НАН Украины.
Одним из важных факторов, который определяет надежность и долговечность эндопротеза, является конструкция и износостойкость. Сейчас в Украине подавляющему большинству пациентов имплантируют эндопротезы, шарнирную пару которых составляет головка из сплава кобальта хрома молибдена (CoCrMo) и компонент из высокомолекулярного полиэтилена.
Однако, с точки зрения биосовместимости, такой сплав не является наилучшим материалом для изготовления эндопротезов, имплантированных в человеческое тело. К тому же импланты из указанного сплава противопоказаны пациентам, больным на почечную недостаточность, и женщинам репродуктивного возраста.
Среди металлов наилучшая биосовместимость и, соответственно, наибольшая пригодность для изготовления эндопротезов свойственна чистому титану. Но у него есть недостаток – он сцепляется практически со всеми материалами. За это титановые детали трудно обрабатывать обычными абразивными методами.
Украинским ученым удалось преодолеть эту проблему, модифицировав рабочую поверхность протезов. Для обработки сферических головок титанового сустава специалисты ИНМ имени. М. Бакуля НАН Украины разработали алмазно-абразивный инструмент и технологию прецизионного формообразования сферических поверхностей с помощью алмазно-абразивной обработки.
Связка инструмента обеспечивает возможность режущим зернам адаптивно перемещаться и тем самым сохранять гарантированный зазор между связкой и обрабатываемым материалом, что позволяет избежать сцепления. Для достижения необходимого уровня шероховатости ученые создали полировочную пасту, которая обеспечивает интенсивное механико-химическое воздействие на обрабатываемую поверхность.
Ученые института совместно с коллегами из Физико-механического института имени Г.В. Карпенко НАН Украины предложили использовать технологию термодиффузионного насыщения азотом с контролируемой газовой среды как метод модификации рабочей поверхности сферических титановых головок.
Проведенные испытания износостойкости показали, что по своим антифрикционным свойствам пара трения «титан-хирулен» («хирулен» – марка сверхвысокомолекулярного полиэтилена, из которого изготавливают ацетабулярную чашку) существенно превосходит традиционную пару «CoCrMo/хирулен». Трение в паре «титан/хирулен» меньше на 25%, а износ – в шесть раз.
Триботехнические свойства пары трения «азотированного титана ВТ1-0/хирулен» находятся на уровне пары «керамика/хирулен», а вероятность хрупкого разрушения при этом исключается. После прохождения пути трения 200 км, что равносильно около 23 млн циклов нагрузки, ученые не обнаружили износа титанового компонента.
Разработанная технология, предназначенная для решения чрезвычайно важной медико-социальной проблемы, уже готова к внедрению, а на конец текущего года запланировано испытание титановых головок на стенде-имитаторе в польском Институте трибологии.
По информации пресс-службы НАН Украины
