Один на десятки лет: севастопольские учёные работают над повышением износостойкости имплантов

Одинимплант на десятки лет. Учёные Севастопольского государственного университетаработают над повышением износостойкости искусственных суставов. Научныесотрудники вуза обрабатывают с помощью инертных газов образцысверхвысокомолекулярного полиэтилена, из которого производят импланты. Учёныестремятся усовершенствовать такие искусственные суставы настолько, чтобы онимогли служить несколько десятков лет.

Сверхвысокомолекулярныйполиэтилен уже несколько лет успешно используется в производстве имплантов. Этопрочный материал. Однако он имеет свои недостатки. Импланты обладают свойствамимикроистирания. В результате этого процесса сверхмелкие частицы попадают всуставную сумку, и мышцы воспаляются. Пациент вынужден проходить повторнуюоперацию для замены материала. Чаще всего в имплантах нуждаются пожилые люди,для которых любое хирургическое вмешательство – серьёзный стресс. Севастопольскиеучёные разрабатывают способ повышения биосовместимости импланта и уменьшенияего трения во время использования.

ЮРИЙ ВЕЛЯЕВ, старший научныйсотрудник научно-исследовательской лаборатории «Молекулярная и клеточнаябиофизика» Севастопольского государственного университета: «Как показано на рисунке, сшиваются межмолекулярные слои, из которыхсделан полимер, и образуются дополнительные связи, которые упрочняют его. Засчёт этого улучшаются трибологические свойства конечного материала. Вот былспектр, не было здесь никаких пиков. А вот они начали появляться. Это говорит отом, что образовались такие связи».

Чембольше образуется таких связей, тем прочнее становится материал. Длямодификации сверхвысокомолекулярного полиэтилена учёные создали специальнуюустановку. Она может работать в условиях атмосферного давления, тогда как длядругих установок нужен вакуум. Образец обрабатывают в плазме инертного газа спомощью электрического разряда. Так происходит модификация поверхности –материал становится прочнее, а трение при его использовании – меньше.

ЮРИЙ ВЕЛЯЕВ, старший научныйсотрудник научно-исследовательской лаборатории «Молекулярная и клеточнаябиофизика» Севастопольского государственного университета: «Мы меняем режимы. От частоты сигнала, продолжительности обработкиисследуем, какие у нас получаются на выходе данные по трибологическим свойствамобрабатываемого материала».

Вдругой установке образец обрабатывают для увеличения его гидрофильности. Такжедля модификации материала и получения ещё большей прочности учёные используютчастицы, содержащие углерод.

ЮРИЙ ВЕЛЯЕВ, старший научныйсотрудник научно-исследовательской лаборатории «Молекулярная и клеточнаябиофизика» Севастопольского государственного университета: : «Раствор оксида графена, который мы предварительно готовим, наносимна него и с последующим прессованием получаем модифицированную поверхностьоксидом графена. Получается достаточно глянцевая поверхность. Он не стирается.Это следующий этап нашей разработки. Такая модификация позволяет снизитьтрение, но при этом повысить прочностные характеристики конечного образца».

Надулучшением прочности и уменьшением трения сверхвысокомолекулярного полиэтиленасевастопольские учёные работают третий год. Лабораторные исследования стремятсяперенести на модель реального сустава. Эксперименты показывают обнадёживающиерезультаты.

АНДРЕЙ МОСУНОВ, ведущийнаучный сотрудник научно-исследовательской лаборатории «Молекулярная иклеточная биофизика» Севастопольского государственного университета: «Мы смогли провести цикл на несколько сотен тысяч измерений(повторений). Взвешивание на высокоточных весах не показало истирание суставабольше, чем предел погрешности весов. Это даёт нам осторожный оптимизм, чтодействительно наша обработка повышает твёрдость поверхности. Это мы однозначнопоказали различными исследованиями».

Следующийэтап – модификация модели настоящего сустава и тестирование его на специальномстенде. За счёт уменьшения трения в суставной сумке подобный материал сможетслужить десятки лет, поэтому сложные хирургические операции можно будетпроводить один раз на всю жизнь.

Маргарита Борисенко, ДмитрийФомин, «Севинформбюро»