Российский нанотитан для биоимплантатов не имеет аналогов в мире
В России налажено промышленное производство уникального материала для медицинских имплантатов, превосходящих по своим качествам лучшие зарубежные образцы. Об этом рассказал директор НИИ физики перспективных материалов Уфимского государственного авиационного технического университета (УГАТУ) Руслан Валиев на совместном заседании Научного совета РАН по материалам и наноматериалам и Отделения медицинских наук РАН.
По данным ВОЗ, на сегодняшний момент 75% населения Земли страдает частичным или полным отсутствием зубов. В России частичная потеря зубов встречается, по разным оценкам, у 40-75% населения, то есть количество людей с потерей зубов составляет от 58 до 108 млн человек. И число пациентов с подобными проблемами будет расти, поскольку увеличивается средний возраст населения.
Наиболее эффективным способом восстановления эстетики и функции зубных рядов на сегодня является использование дентальных имплантатов. В одной только Москве их ежегодно устанавливается не менее 500 тыс., а в России – около 1 млн. Рынок огромен, но он практически целиком занят зарубежной продукцией, и это при том, что основным материалом для ее изготовления является титан, который уже многие годы считается гордостью отечественной металлургии.
Доля России в мировом производстве титана составляет 17% (около 200 тыс. т). Здесь нашей стране не страшны никакие санкции. А вот на рынке готовых изделий дентальные имплантаты российского производства занимают небольшую долю, причем они имеют бюджетный характер, то есть хуже зарубежных по качеству, однако последние могут скоро вообще стать недоступными в стране. В своем докладе Руслан Валиев рассказал, как можно изменить эту ситуацию.
«Основным направлением в совершенствовании металлических биоматериалов в мире стало легирование, – рассказывает Руслан Валиев. – Однако их свойства можно улучшать и за счет создания наноструктуры в чистом металле». Наноструктурные материалы могут создаваться из отдельных наночастиц, нанослоев или с помощью нанопокрытий, но существуют и объемные наноструктурные материалы, которые имеют измельченную кристаллическую структуру. Зерна в них имеют размеры порядка 100 нм.
За счет наноструктурирования можно улучшить как биомеханические, так и биохимические свойства. Биомеханические свойства улучшаются за счет того, что ультрамелкозернистая (УМЗ) структура существенно повышает прочность и позволяет снизить вес и увеличить несущую способность конструкции, а также повысить усталостную прочность для увеличения срока службы и надежности изделий. А биохимические свойства улучшаются за счет создания особого рельефа поверхности наноимплантатов и изменения морфологии оксидного слоя на них. За счет этого, например, улучшается смачиваемость поверхности.
Российскими учеными предложена и разработана новая технологическая схема, которая называется равноканальным угловым прессованием по схеме конформ (РКУП-К). В процессе РКУП заготовка неоднократно продавливается в специальной оснастке через два канала с одинаковыми поперечными сечениями, пересекающихся обычно под углом 90°. Это чисто российская технология мирового уровня. Исследования показали, что использование нанотитана в медицине имеет целый ряд преимуществ даже по сравнению с обычным титаном, не говоря уже о титановых сплавах. Это прежде всего относится к хронической токсичности, которая в нанотитане практически полностью отсутствует. Оценка реакции организма экспериментальных животных на имплантаты из этого материала проверена в большой серии многолетних экспериментов.
Фото: Редакция сайта РАН