Материал с эффектом памяти формы (ЭПФ) и поверхностными слоями с повышенной коррозионной стойкостью и биосовместимостью для изготовления внутрикостного имплантата
Назначение
Предназначен для обеспечения высокой коррозионной стойкости и биосовместимости с костными тканями стоматологических имплантатов, устанавливаемых через лунку свежеудаленного зуба.
Краткая характеристика
Продукция для медицины из никелида титана с модифицированным поверхностным слоем, не содержащим никеля. Легирующими элементами в этом слое являются кислород, углерод и молибден, его толщина составляет 100-700 нм. Модифицированный поверхностный слой содержит пониженную (до 10 ат.%) концентрацию никеля, известного своей высокой токсичностью.
Материал с такими элементами и при данной их концентрации в модифицированном слое имеет высокую коррозионную стойкость как в исходном ненапряженном состоянии, так и после многократных циклов деформирования в режимах нагрузка-разгрузка, а также низкую растворимость ионов никеля в биохимических и биологических средах.
Указанные свойства достигаются тем, что в результате имплантации ионов молибдена, кислорода и углерода в поверхностном слое никелида титана создается барьерный слой из материнской фазы с глобулярной наноструктурой (с размерами зерен ~100-200 нм) с большой концентрацией оксидов и карбидов титана и молибдена в виде дисперсных выделений (с размерами частиц ~10-20 нм), который имеет высокую прочность к исходной матрице из никелида титана. При термоциклировании или после деформации в изотермических условиях обратимое образование и исчезновение мартенситных пластин не приводит к разрушению оксидо-карбидного слоя титана и/или молибдена, и это предопределяет высокую коррозионную стойкость данного материала в условиях циклических нагрузок.
Выбор в качестве элемента для имплантации молибдена определяется тем, что матрица содержит никель, замещение атомов которого атомами молибдена не приводит к выделению каких-либо вторых фаз. Второй особенностью выбора молибдена в качестве имплантируемого элемента является его высокая устойчивость к окислению (начинает окисляться при температурах выше 600°С с образованием устойчивого окисла MoO3) и низкая растворимость в биологических жидкостях (например, его растворимость в сыворотке крови и желудочном соке составляет 1,88 % и 2,32 %, соответственно).
Выбор в качестве элементов для имплантации кислорода и углерода обусловлен тем, что эти элементы участвуют в образовании оксидов Ti и Mo и карбидов Ti, которые обладают высокой коррозионной стойкостью и одновременно имеют хорошую адгезию с материалом основы.
|
|
|
Области применения
- медицина, в том числе, стоматология, ортопедия, сосудисто-сердечная хирургия;
- возможно применение для обработки деталей из титановых сплавов и никелида титана, предназначенных для длительной эксплуатации в морской и речной воде (судостроение, машиностроение).
Основные преимущества
Технико-экономические преимущества разработки заключаются в том, что повышение коррозионной стойкости и биосовместимости имплантата достигается тем, что на поверхности материала с ЭПФ на основе никелида титана создается модифицированный путем ионной имплантации слой, отличающийся химическим составом от состава основы из титана и никеля.
Стадия разработки
Разработана опытная партия образцов стоматологического имплантата - опоры мостовидного протеза. Практическая реализация имплантатов осуществляется при взаимодействии с «Всероссийским центром имплантатов с памятью формы» ГИдУВа (г. Новокузнецк), который одновременно является разработчиком и изготовителем конструкций - стоматологических штифтов и имплантатов. Финишная обработка поверхности с ионно-лучевой модификацией поверхностных слоев проводится в ИФПМ СО РАН.
Правовая защита
Патент РФ № 2191842. Дата регистрации 27.10.2002 г.
Коммерческие предложения
Договор о дальнейших исследованиях и разработках для получения промышленной технологии
Контактная информация
Институт физики прочности и материаловедения СО РАН
634021, г. Томск, пр. Академический, 2/4
Тел.: (3822) 49-26-96
Факс: (3822) 49-25-76
E-mail: lotkov@ispms.ru