01/07/2016

Как с помощью парафина и воска получить сверхпрочный протез

589 СО РАН ИФПМ СО РАН РАН Инновации Техника Томск ​Воск и парафин — материалы, которые вряд ли ассоциируются с такой характеристикой как прочность. Но именно с их помощью можно создавать новое поколение суставных и костных протезов, которые способны выдерживать экстремальные нагрузки.

При непосредственном участии Федеральной службы по интеллектуальной собственности ("Роспатента") портал "Популярная механика" ввел на сайте рубрику "Патент недели". Еженедельно в России патентуются десятки интересных изобретений и усовершенствований — почему бы не рассказывать о них в числе первых.

Патент : RU 2585291

Патентообладатель : Институт физики прочности и материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук (ФГБУН ИФПМ СО РАН).

Авторы: Светлана Буякова, Михаил Григорьев, Сергей Кульков, Татьяна Саблина, Любовь Рыжова.

Материалы, которые используются при протезировании костной ткани — суставов и костей, должны обладать целым рядом необходимых свойств. Они должны быть биологически совместимыми, химически инертными, обладать высокой степенью устойчивости к окислению, а самое главное — быть механически совместимыми с костной тканью, обладать максимально схожими с естественной костной тканью характеристиками прочности и упругости.

Керамические материалы на основе частично стабилизированного диоксида циркония все чаще применяются в качестве подобных "биологических" конструкций. Главная проблема, над решением которой бьются исследователи, — в сочетании развитой пористой структуры протеза, в которую может прорастать костная ткань, и требуемой механической прочности, что обеспечивает долговечность протеза.

С помощью традиционных технологий получить материал с улучшенными эксплуатационными характеристиками — пористостью не менее 40%, пределом прочности при сжатии не менее 500 мегапаскалей (Мпа) и бимодальным распределением пористости, аналогичным естественной костной ткани — ранее не удавалось.

Авторы новой технологии предлагают получать пористый биологический материал на основе диоксида циркония. Согласно формуле изобретения перед приготовлением термопластичной смеси проводится активация дисперсного порошка диоксида циркония, стабилизированного при помощи оксида магния (MgO). А в качестве преобразователя используется порошки карбоната магния и гидроксида алюминия. Термопластичная смесь формируется в следующих пропорциях: 10−12% — порошок карбоната магния, 5−10% — порошок гидроксида алюминия, 10−20% парафина, 1−3% воска, а остальное — порошок диоксида циркония, стабилизированный MgO. Из получившейся массы формуют изделия требуемой конфигурации и проводят последующую термообработку до спекания.