Мультиматериальный имплантат тазобедренного сустава
Трехзонный имплантат из титановых сплавов нового поколения, напечатанный методом селективного лазерного плавления, ближе по «жесткости» к живой кости и лучше интегрируется в ткань, чем традиционные протезы из Ti‑6Al‑4V.
В Санкт-Петербургском политехническом университете Петра Великого разработан и запатентован мультиматериальный имплантат тазобедренного сустава на основе титановых сплавов с переменным составом, изготовленный методом селективного лазерного плавления. Новая конструкция позволит уменьшить эффект «экранирования нагрузок», снизить риск расшатывания протеза и потребность в повторных операциях у пациентов с эндопротезированием тазобедренного сустава.
Традиционно для ортопедических имплантатов широко используют сплав Ti‑6Al‑4V: он очень прочный, но заметно жестче живой костной ткани, что со временем может приводить к перегрузке протеза и недогрузке кости, атрофии и расшатыванию конструкции. Кроме того, выход ионов алюминия и ванадия при длительной коррозии имплантата вызывает вопросы по биосовместимости и долгосрочной безопасности материала.
Инженеры Политеха предложили альтернативу: имплантат, состоящий из трех функциональных зон, выполненных из разных титановых сплавов без потенциально токсичных элементов, с контролируемой пористой структурой. Проксимальная зона, взаимодействующая с кортикальной и губчатой костью и вертлужной чашкой, сделана из сплава Ti‑Ta с пористой архитектурой типа гироид или алмаз, настроенной под прорастание костной ткани. Центральная стержневая зона из сплава Ti‑Ta‑Nb‑Zr отвечает за несущую прочность, а дистальная зона из Ti‑Nb‑Zr‑Cu сочетает повышенную микротвердость и контролируемую антибактериальную активность за счет меди.
Все три зоны формируются как единая конструкция методом селективного лазерного плавления, который позволяет градиентно изменять состав и пористость материала и создавать сложные внутренние архитектуры под конкретную анатомию пациента. В результате достигается локальное снижение модуля упругости в зонах контакта с костной тканью при сохранении общей прочности имплантата, что приближает его поведение к механике человеческой кости и уменьшает эффект экранирования нагрузок.
Для отрасли это означает появление нового класса «умных» эндопротезов, в которых материалы и внутренняя структура регулируются под биомеханику сустава и профиль пациента, а не задаются одним универсальным сплавом. В перспективе такие решения могут продлить срок службы имплантатов, сократить частоту ревизионных операций и улучшить качество жизни людей, проходящих эндопротезирование тазобедренного сустава.
Подробнее в опубликованном патенте № 243 874 на сайте ЦИСиТТ.
