Российская академия наук Программа фундаментальных исследований Президиума ран фундаментальные науки – медицине
| Вид материала | Программа |
- Российская академия наук Программа фундаментальных исследований Президиума ран фундаментальные, 9808.28kb.
- Распоряжение Президиума ран от 23 сентября 2008 г. №10104-653 "Об утверждении Порядка, 422.29kb.
- Тезисы докладов, 4952.24kb.
- Тезисы докладов, 3726.96kb.
- Программа фундаментальных исследований Президиума ран фундаментальные науки медицине, 320.86kb.
- Программа фундаментальных исследований Президиума ран, 3259.61kb.
- Программа фундаментальных исследований президиума ран «Биоразнообразие» 2005-2008,, 173.94kb.
- Программа отчетной конференции по программе фундаментальных исследований Президиума, 123.52kb.
- Всероссийский симпозиум «Экология мегаполисов: фундаментальные основы и инновационные, 8.63kb.
- Научный журнал "Вопросы филологии" Оргкомитет: Сопредседатели, 47.73kb.
СИНТЕЗ БИОРЕЗОРБИРУЕМЫХ ПОРИСТЫХ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ЗАМЕНЫ И РЕГЕНЕРАЦИИ ТВЕРДЫХ ТКАНЕЙ
В.Н.Баграташвили, Е.Н.Антонов, С.А.Бочкова, Л.И.Кротова, В.К.Попов, А.В.Попова
Институт проблем лазерных и информационных технологий РАН,
г. Троицк, Моск. обл.
Разработка пористых трехмерных матричных структур является одним из основных направлений современной тканевой инженерии. Матрицы должны совмещать одновременно несколько функций, служить механическим каркасом и оказывать стимулирующее воздействие на формирование естественных тканей. Для ускорения процесса восстановления ткани, внутрь матрицы могут быть введены биологически активные вещества: протеины, способствующие адгезии и росту клеток, лекарственные препараты, а также клеточные культуры. Для практических применений, в частности, для восстановления костных тканей, необходимо изготавливать имплантаты заданной формы с их окончательной подгонкой во время операции. Это длительный и сложный процесс. Методы быстрого прототипирования, послойного изготовления трехмерных объектов на основе компьютерного моделирования, позволяют ускорить и стандартизировать процесс изготовления имплантатов.
Целями данного проекта являются создание новых биосовместимых материалов для замены и регенерации поврежденных или отсутствующих тканей человеческого организма и разработка новых технологий изготовления из этих материалов трехмерных матриц определенной структуры, формы и размеров с заданными биохимическими и физико-механическими свойствами.
Для реализации поставленных задач был проведен ряд мультидисциплинарных разработок, включающих технологию поверхностно селективного лазерного спекания, сверхкритические флюидные технологии, процессы осаждения керамических покрытий из растворов.
В качестве базового материала для формирования матриц нами ис-пользовался полилактид, биологически совместимый и резорбируемый полимер, но не обладающий требуемой биологической активностью. С целью оптимизация биологических свойств материала матриц были раз-работаны композиты полилактида с биоактивными неорганическими и ор-ганическими компонентами. В результате выполнения проекта в 2007 г.:
- разработана новая технология включения в полимеры биологически активных органических веществ с использованием сверхкритической двуокиси углерода;
- исследована динамика выхода активных веществ из композита в зависимости от условий процесса их импрегнации в полимер и последующего процесса селективного лазерного спекания;
- показана возможность управления скоростью выхода высоко-молекулярных биологически активных веществ изменением параметров лазерного воздействия;
- исследован процесс формирования из физиологических растворов на поверхности матриц покрытий из фосфатов кальция, индуцирующих рост костных тканей;
- показано, что добавление в исходный полимер гидроксиапатита и двуокиси кремния ускоряет процесс формирования покрытий.
В результате исследований, проводимых в рамках данного проекта с использованием новых лазерно-информационных и сверхкритических флюидных технологий, будут созданы основы технологии синтеза матричных биоматериалов для замены и регенерации твердых тканей организма и разработаны биорезорбируемые структуры, обеспечивающие пролонгированное действие активных веществ и лекарственных препаратов на окружающие ткани.
НАУЧНЫЕ ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗ НОВОЙ ВЫСОКОПРОЧНОЙ КОРРОЗИОННОСТОЙКОЙ НЕМАГНИТНОЙ АЗОТИСТОЙ СТАЛИ ХИРУРГИЧЕСКИХ МЕДИНСТРУМЕНТОВ
С УНИКАЛЬНЫМ СОЧЕТАНИЕМ СВОЙСТВ ДЛЯ ПРИМЕНЕНИЯ
В ТРАВМАТОЛОГИИ И ОРТОПЕДИИ
О.А.Банных, В.М.Блинов, М.В.Костина, Е.В.Блинов
Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН, Москва
В России в настоящее время нет качественной стали для медицин-ского инструмента, т.к. применяющиеся стали либо не обладают необхо-димой коррозионной стойкостью при высокой прочности (это означает попадание продуктов коррозии в организм и коррозионный износ инструмента), либо не обеспечивают необходимого уровня прочности. Данная разработка направлена на создание технологии производства из нового материала медицинского инструмента, позволяющего качественно, наименее травмирующим образом, без токсикологического воздействия и без износа самого инструмента проводить любые, требуемые хирургией манипуляции с тканями человеческого организма. Таким материалом является новая коррозионно- и износостойкая немагнитная высоко-прочная сталь с уникальным сочетанием свойств (прочность, коррозион-ная стойкость, износостойкость, немагнитность), разработанная в ИМЕТ РАН. В связи с этим представляется целесообразной разработка научных основ технологии изготовления хирургических инструментов из указанной новой стали 05Х22АГ15Н8М2Ф. В качестве пилотного инструмента был выбран инструмент типа «развертка», широко применяемый в травматологии и ортопедии.
В 2007 г. (на первом этапе работ по проекту) на металле заготовок стали 05Х22АГ15Н8М2Ф изучено влияние температуры нагрева под прокатку и степени деформации при горячей прокатке, а также тем-пературы нагрева под закалку на формирование в стали мелкокристал-лической фрагментированной структуры -твердого раствора, необходи-мой для обеспечения комплекса служебных свойств. Установлено, что однородная и мелкозернистая (20-25 мкм) структура стали достигается после горячей пластической деформации прокаткой при температурах 1000-1050 оС со степенью обжатия не менее 60-70 %, либо ковкой после нагрева до 1050 оС. Эти режимы термопластической обработки приводят к получению структуры стали с размером зерна 20-25 мкм и большим количеством двойников отжига, что обусловлено увеличением концен-трации азота в аустените в результате растворения нитридов хрома. Сталь после этой обработки характеризуется высокой прочностью (для горячее-кованой стали предел прочности 1249 МПа, предел текучести 1193 МПа, при относительном удлинении =16 % и относительном сужении попереч-ного сечения =54 %). Показано, что проведение нагрева горячекованой стали при 1000 оС (1 ч) с последующим охлаждением в воде снижает предел текучести до 510 МПа и предел прочности до 990 МПа при одновременном значительном повышении пластичности до 56 % и до 77 %. На основании проведенных исследований были выбраны оптималь-ные режимы горячей пластической деформации и обработки резанием, которые использовали для получения заготовок-полуфабрикатов для разверток. Способность к обработке резанием полуфабрикатов из новой стали повышается после выдержки при 800 оС, 1 ч, разупрочняющей сталь. Исследования микроструктуры полуфабрикатов подтвердили результаты изучения лабораторных образцов: наличие мелкозернистой структуры аустенита, хорошее сочетание прочности, пластичности и коррозионной стойкости после закалки (в гомогенизированном состоянии). По коррозионной стойкости и износостойкости полуфабрикаты из новой стали в несколько раз превосходят применяющиеся хромоникелевые стали. Из полуфабрикатов изготовлена опытная партия медицинских инструментов типа «развертка», предварительные испытания которых дали положительные результаты. На 2008 год запланировано исследование и изучение эксплуатационных свойств этих инструментов и проведение их клинических испытаний.