Перспективы использования низкомодульных сплавов системы TI-(15-20)NB-(5-10)TA для создания имплантатов в травматологии и ортопедии. Доклиническое исследование

Аннотация

Цель. Изучение механических и биологических свойств пяти вариантов сплавов системы Ti-Nb-Ta. Материалы и методы. Получены пять сплавов из системы: Ti-(15-20)Nb-(5-10)Ta (ат. %). Проведены их механические испытания путем растяжения на универсальной испытательной машине INSTRON 3382 в соответствии с ГОСТ 1497-84. Произведена оценка биологоческих свойств полученных сплавов в экспериментах in vivo на белых аутбредных мышах-самцах JCR. Гистологическое исследование тканей оперированной конечности с имплантатом, почек и печени проводилось в трех временных точках: на 1, 4, 12 неделе после операции. Результаты. Образцы показали пластичность от 11,5 до 14,6 %, прочность от 549 до 673 МПа и модуль Юнга от 42 до 50 ГПа. Предел текучести также изменяется в зависимости от состава сплава в пределах 188 – 572 МПа. Воспалительная реакция была наименее выражена в группах, где имплантировали сплавы Ti-20Nb-5Ta и Ti-15Nb-10Ta. Дискуссия. В сравнении с широко используемым сплавом TiAl6V4 полученные сплавы примерно соответствуют по пластичности и обладают примерно в 2 раза меньшим модулем Юнга, что должно обеспечить лучшую биомеханическую совместимость между имплантатом и окружающими его биологическими тканями, препятствуя эффекту защиты от стресса и, соответственно, резорбции кости. Относительно низкий предел прочности полученных сплавов не снижает обозначенного выше преимущества перед TiAl6V4, так как данной прочности вполне хватает для предлагаемого применения. При гистологическом исследовании интенсивность локальной воспалительной реакции в новых сплавах выше, чем при применении TiAl6V4, что требует дальнейшего изучения и могло быть связано с малым количеством наблюдений. Выводы. Путь создания титановых сплавов с низким модулем Юнга может решить проблему биомеханической совместимости имплантата с окружающими тканями. Полученные и описанные сплавы системы Ti-Nb-Ta показали требуемые механические и, по первичной оценке, приемлемые биологические свойства, требующие дальнейшего более широкого исследования.