Метод повышения износостойкости искусственных суставов при помощи плазмохимической модификации традиционных материалов разрабатывают ученые Севастопольского государственного университета. Для этих целей традиционный материал, используемый для производства искусственных суставов, обрабатывается в специально сконструированной плазменной установке, а также модифицируется различными углеродсодержащими частицами (например, оксидом графена, который является двумерным наноматериалом на основе углерода, или фуллеренами, представляющими собой замкнутые многогранники, построенные из атомов углерода и имеющие пяти- и шестиугольные грани).
Об этом рассказали заведующий лабораторией «Молекулярная клеточная биофизика», кандидат физико-математических наук Андрей Мосунов и старший научный сотрудник этой же лаборатории, кандидат технических наук Юрий Веляев.
«На сегодняшний день искусственные суставы представляют собой пары металл — сверхвысокомолекулярный полиэтилен (СВМПЭ), которые подвержены износу. Частицы, которые образуются в результате износа за счёт истирания СВМПЭ, накапливаются в области размещения имплантата и индуцируют полное асептическое рассасывание всех элементов костной ткани, что в клинической медицине называется остеолизом. Такие последствия износа искусственного сустава приводят к очередному оперативному вмешательству и последующей замене такого сустава на новый. Повышение же износостойкости СВМПЭ позволит увеличить сроки службы искусственных суставов, тем самым повысив качество жизни людей, которым такие суставы будут устанавливаться по медицинским показателям», — рассказал Андрей Мосунов.
Методы модификации сверхвысокомолекулярного полиэтилена разрабатывает коллектив авторов, в который входят сотрудники СевГУ и ученые из Федерального исследовательского центра химической физики им. Н. Н. Семенова РАН. Работа ведётся в рамках гранта Российского фонда фундаментальных исследований (РФФИ). Лабораторные исследования проводятся на оборудовании центра коллективного пользования (ЦКП) «Молекулярная структура вещества».
«Мы доказали, что обработка СВМПЭ в атмосферной плазме инертных газов приводит к межмолекулярным сшивкам в обрабатываемом материале, что увеличивает его износостойкость. Кроме того, модификация предварительно активированной поверхности сверхвысокомолекулярного полиэтилена частицами оксида графена также улучшает трибологические свойства исходного материала. Следующим шагом нашего научного коллектива станет нанесение покрытия на основе фуллеренов и изучение его трибологических характеристик, а также испытания перспективной модели настоящего сустава, изготовленного с применением разрабатываемой нами технологии модификации СВМПЭ», — рассказал Веляев.
Испытания перспективных суставов будут проводиться на стенде лаборатории биомеханики СевГУ.
