В Санкт-Петербурге предложили разрабатывать имплантаты, имитирующие структуру кости

/ 3 октября 2026 16:33

Ученые Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого предложили использовать разные титановые сплавы для 3D-печати костных имплантатов, которые не вызывают отторжения у организма пациента. Специалисты смогли придать отдельным слоям имплантата свойства, близкие к структуре настоящей кости. О результатах своего исследования они сообщили в научном журнале Metals.

Для различных зон имплантатов предъявляются особые требования: одни должны обеспечивать высокую прочность при изгибе, другие — быстро срастаться с костной тканью, а на участках контакта искусственного материала с человеческими тканями важна антибактериальная защита. Если изготавливать такие устройства из одного материала, достичь всех этих характеристик одновременно невозможно.

По словам ведущего научного сотрудника и доцента Института машиностроения, материалов и транспорта СПбПУ Игоря Полозова, имплантат можно рассматривать не как цельное изделие из одного металла, а как конструкцию, в которой для каждого участка используется наиболее подходящий сплав. Очень важно, чтобы между различными материалами не образовывалось слабых соединительных зон, иначе конструкция может потерять целостность.

Ученые доказали возможность создания подобных вживляемых конструкций с применением разных по составу сплавов титана. Для производства отдельных частей имплантата они предложили использовать сплав титана с танталом (Ti15Ta), сплав титана с танталом, ниобием и цирконием (Ti10Ta2Nb2Zr), а также сплав титана с ниобием, цирконием и медью (Ti13Nb13Zr5Cu), последний из которых обеспечивает антибактериальный эффект за счет содержания меди.

В ходе 3D-печати методом селективного лазерного плавления между разными материалами формируются переходные зоны толщиной в несколько сот микрометров, которые не уступают исходным сплавам по прочности. Реакцию живых клеток на разные сплавы проверили в лаборатории на культурах клеток кости и десны. Также ученые отметили, что дополнительное регулирование пористости каждого слоя поможет ещё больше приблизить структуру имплантата к настоящей кости.

Перед внедрением в медицинскую практику исследователям предстоит дополнительно изучить усталостные характеристики, коррозионную стойкость и биологический отклик переходных зон между различными сплавами.

Работа поддержана Российским научным фондом (грант № 25-79-00097).

Общество