Один имплант на десятки лет. Учёные Севастопольского государственного университета работают над повышением износостойкости искусственных суставов. Научные сотрудники вуза обрабатывают с помощью инертных газов образцы сверхвысокомолекулярного полиэтилена, из которого производят импланты. Учёные стремятся усовершенствовать такие искусственные суставы настолько, чтобы они могли служить несколько десятков лет.
Сверхвысокомолекулярный полиэтилен уже несколько лет успешно используется в производстве имплантов. Это прочный материал. Однако он имеет свои недостатки. Импланты обладают свойствами микроистирания. В результате этого процесса сверхмелкие частицы попадают в суставную сумку, и мышцы воспаляются. Пациент вынужден проходить повторную операцию для замены материала. Чаще всего в имплантах нуждаются пожилые люди, для которых любое хирургическое вмешательство – серьёзный стресс. Севастопольские учёные разрабатывают способ повышения биосовместимости импланта и уменьшения его трения во время использования.
ЮРИЙ ВЕЛЯЕВ, старший научный сотрудник научно-исследовательской лаборатории «Молекулярная и клеточная биофизика» Севастопольского государственного университета: «Как показано на рисунке, сшиваются межмолекулярные слои, из которых сделан полимер, и образуются дополнительные связи, которые упрочняют его. За счёт этого улучшаются трибологические свойства конечного материала. Вот был спектр, не было здесь никаких пиков. А вот они начали появляться. Это говорит о том, что образовались такие связи».
Чем больше образуется таких связей, тем прочнее становится материал. Для модификации сверхвысокомолекулярного полиэтилена учёные создали специальную установку. Она может работать в условиях атмосферного давления, тогда как для других установок нужен вакуум. Образец обрабатывают в плазме инертного газа с помощью электрического разряда. Так происходит модификация поверхности – материал становится прочнее, а трение при его использовании – меньше.
ЮРИЙ ВЕЛЯЕВ, старший научный сотрудник научно-исследовательской лаборатории «Молекулярная и клеточная биофизика» Севастопольского государственного университета: «Мы меняем режимы. От частоты сигнала, продолжительности обработки исследуем, какие у нас получаются на выходе данные по трибологическим свойствам обрабатываемого материала».
В другой установке образец обрабатывают для увеличения его гидрофильности. Также для модификации материала и получения ещё большей прочности учёные используют частицы, содержащие углерод.
ЮРИЙ ВЕЛЯЕВ, старший научный сотрудник научно-исследовательской лаборатории «Молекулярная и клеточная биофизика» Севастопольского государственного университета: : «Раствор оксида графена, который мы предварительно готовим, наносим на него и с последующим прессованием получаем модифицированную поверхность оксидом графена. Получается достаточно глянцевая поверхность. Он не стирается. Это следующий этап нашей разработки. Такая модификация позволяет снизить трение, но при этом повысить прочностные характеристики конечного образца».
Над улучшением прочности и уменьшением трения сверхвысокомолекулярного полиэтилена севастопольские учёные работают третий год. Лабораторные исследования стремятся перенести на модель реального сустава. Эксперименты показывают обнадёживающие результаты.
АНДРЕЙ МОСУНОВ, ведущий научный сотрудник научно-исследовательской лаборатории «Молекулярная и клеточная биофизика» Севастопольского государственного университета: «Мы смогли провести цикл на несколько сотен тысяч измерений (повторений). Взвешивание на высокоточных весах не показало истирание сустава больше, чем предел погрешности весов. Это даёт нам осторожный оптимизм, что действительно наша обработка повышает твёрдость поверхности. Это мы однозначно показали различными исследованиями».
Следующий этап – модификация модели настоящего сустава и тестирование его на специальном стенде. За счёт уменьшения трения в суставной сумке подобный материал сможет служить десятки лет, поэтому сложные хирургические операции можно будет проводить один раз на всю жизнь.
Маргарита Борисенко, Дмитрий Фомин, «Севинформбюро»
