Студенты НИТУ "МИСиС" разрабатывают материал, продлевающий срок службы эндопротезов крупных суставов в 1,5 раза

Студенты НИТУ "МИСиС" разрабатывают материал, продлевающий срок службы эндопротезов крупных суставов в 1,5 раза

Команда студентов НИТУ "МИСиС" занимается разработкой самоармированного полимерного композита для эндопротезирования. Благодаря возросшему пределу прочности и износостойкости материала, вкладыши из него могут продлить срок службы эндопротезов по меньшей мере в 1,5 раза. Разработка поддержана благотворительным фондом "Искусство, наука и спорт" в рамках студенческого научного конкурса "ТурНИР".

Эндопротезирование тазобедренного и коленного суставов - довольно сложная операция, показанная как при сложных несрастающихся переломах, так и при хронических заболеваниях кости: артрите, артрозе, дисплазии сустава. На сегодняшний день для изготовления вкладышей эндопротезов применяются керамика и полимеры, однако они не лишены недостатков: керамика довольна хрупкая, а полимерные вкладыши стираются через 10-15 лет, что приводит к необходимости замена протеза.

Коллектив студентов, работающих в Центре композиционных материалов НИТУ "МИСиС" под руководством научного сотрудника центра, к.т.н. Дилюса Чукова разрабатывает материал, который может продлить срок службы эндопротезов тазовых суставов минимум в 1,5 раза. Материал планируется использовать в качестве вкладыша между ножкой эндопротеза, закрепленной в бедре, и частью, закрепленной в тазовой кости. Именно такой вкладыш принимает на себя все трение, обеспечивая подвижность соединения компонентов протеза.

Полное название материала - самоармированный композиционный материал на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМПЭ). СВМПЭ уже широко применяют в протезировании, однако низкая износостойкость вынуждает искать способы дополнительного укрепления материала. Отличительная особенность разработки студентов НИТУ "МИСиС" - отсутствие каких-либо других компонентов, кроме самого СВМПЭ - армирование происходит иными по структуре волокнами того же самого материала.

"Мы берем волокна СВМПЭ, обрабатываем их методом горячего прессования, а затем охлаждаем. В процессе формируется структура, совмещающая в себе волокна и изотропную фазу материала, "обволакивающую" их. Согласно проведенным испытаниям, композит получается более жестким и более прочным. Прочность таких композитов может достигать 170 МПа против 25 МПа у неармированного полимера", - комментирует один из авторов разработки, выпускник магистратуры НИТУ "МИСиС" Дмитрий Жеребцов.

Пока что команда изготовила образцы композита только с продольными волокнами СВМПЭ. В дальнейших планах - создать новую пресс-форму и сделать образцы, совмещающие продольные и поперечные волокна. Молодые ученые считают, что это позволит оптимизировать материал и, следовательно, еще сильнее продлить его потенциальный срок службы.