В России создали сверхпрочное танталовое покрытие для титановых имплантов

05.03.2023

МОСКВА, 3 марта. /ТАСС/. Исследователи из России создали двухслойное покрытие на базе тантала и оксида тантала, которое позволяет повысить прочность имплантов и других изделий из титана более чем в два десятка раз. Об этом в пятницу сообщила пресс-служба Российского научного фонда.

"Формирование танталсодержащих покрытий со сверхтвердыми включениями на титановых изделиях для восстановительной медицины позволит повысить их качество и эффективность применения. В ближайших планах также стоит комплексная задача по расширению номенклатуры распыляемых материалов, в частности ниобия и молибдена", - заявил заведующий кафедрой Саратовского государственного технического университета Александр Фомин, чьи слова приводит пресс-служба РНФ.

Медикам зачастую приходится использовать различные металлические или полимерные конструкции в качестве имплантатов, помогающих костям удерживать правильную форму при восстановлении после переломов, а также при ряде других хирургических и медицинских процедур. Иногда такие структуры остаются внутри организма пациента на протяжении всей жизни, что в некоторых случаях вызывает воспаления и другие проблемы.

Многие из этих проблем с биосовместимостью имплантов связаны с постепенным разрушением материала под действием нагрузок и постоянного контакта с тканями тела. По этой причине исследователи разрабатывают покрытия, повышающие прочность имплантов и защищающие их от агрессивных факторов.

Сверхпрочное танталовое покрытие

Фомин и его коллеги разработали подход, который позволит примерно в 20 раз повысить прочность титановых имплантов. Российские ученые обнаружили, что этого можно добиться, если покрыть поверхность титана особым двухслойным покрытием на базе тантала и оксида тантала, чья толщина составляет несколько сотен нанометров.

Для этого необходимо поместить обрабатываемую деталь в вакуумную камеру, где расположено устройство, генерирующее низкотемпературную плазму, внутри которой присутствуют ионы тантала. Эти ионы постепенно оседают на поверхности импланта и формируют сверхтонкую пленку, которая состоит из чистого тантала, его оксида или комбинации из этих материалов.

Проведенные исследователями опыты показали, что покрытие из чистого тантала почти никак не влияло на стойкость имплантов к различным агрессивным факторам, тогда как покрытие из чистого оксида тантала, а также многослойное покрытие из тантала и окиси этого металла повысило прочность поверхности медицинских изделий примерно в 20 и 25-30 раз. Увеличение прочности покрытия в последнем случае, как обнаружили ученые, было связано с формированием сверхпрочных включений тантала внутри пленки.

Схожие покрытия, как предполагают ученые, можно изготовить и на базе других металлов, в том числе молибдена и ниобия. Это позволит создавать не только сверхпрочные медицинские импланты, но и расходные материалы для механической обработки деталей, а также подложки для электронных компонентов СВЧ-микроэлектроники, подытожили Фомин и его коллеги.