Проекты

Разработка метода нано- и микромодификации поверхности титановых сплавов для использования в качестве имплантов

Работа призёра открытой городской научно-практической конференции «Старт в медицину» в секции «Биотехнология и биоинженерия» среди индивидуальных работ учащихся 8−9 классов

Направление работы: Медицина
Авторы работы: ГБОУ Школа № 1571
Предметы: Биология
Классы: 9 класс
Мероприятия: Открытая городская научно-практическая конференция «Старт в медицину», 12–14 апреля 2018 года

Актуальность

Ежегодно в зубных протезах нуждаются более 60% россиян.

В протезах рук ежегодно нуждаются 30−40 тысяч человек. Мировыми лидерами на рынке по производству имплантов являются зарубежные кампании «Стипер» (Англия), «Хосмер Дорансе» (США), «Вази» (Канада), Touch Bionics (Великобритания).

На данный момент Россия не может встать с ними в один ряд, хотя лидирует по производству титана в мире. Нам нужно разработать доступную и лёгкую технологию модификации поверхности титановых сплавов, которая позволит России не только удовлетворить собственные потребности в производстве, но и, возможно, выйти на мировой уровень. Разработка и исследование различных методов модификации поверхности титановых сплавов для их использования при изготовлении постоянных и временных медицинских имплантов является актуальной задачей современной медицины.

Цель

Исследование взаимодействия модифицированной поверхности с биологическим материалом.

Задачи исследования

  1. Освоить основы работы с биологическими объектами (клетки и бактерии).
  2. Провести эксперименты по исследованию свойств имплантов: смачиваемость, приживляемость, антибактериальные свойства.
  3. Проанализировать полученные результаты и выделить наилучший метод для изготовления постоянных имплантов и наилучший метод для изготовления временных имплантов.

Содержание работы

Изучив уже выполненные работы некоторых авторов по модификации поверхности титана, мы взяли для себя за основу несколько идей. Это: травление в смеси фосфорной кислоты, фторида аммония и этиленгликоля; электрохимическое травление в смеси серной, фосфорной и щавелевой кислот и пероксида водорода; анодное оксидирование в серной кислоте; травление в перекиси водорода при повышенной температуре. В дальнейшем эти методы были дополнены и усовершенствованы.

В работе было исследовано взаимодействие модифицированной поверхности титанового сплава ВТ-6 с биологическим материалом на примере клеток подкожной соединительной ткани мыши. Исследование показало, что различные методы модификации поверхности приводят к различным результатам как с точки зрения приживляемости, так и с точки зрения антибактериальных свойств. Были выбраны методы обработки поверхности титанового сплава, рекомендуемые для изготовления временных и постоянных имплантов: технология термической обработки при разных экспозициях и температурах представляется наиболее перспективной для этих целей.

Также было выяснено, что при обработке титановой подложки в растворе SBF в течение 8 часов и последующей термической обработке при 400° C образуется оксидный слой Анатаз, обладающий антибактериальными свойствами и хорошей приживляемостью.

Выводы

Возможна доработка проекта по следующим направлениям:

  • Продолжение экспериментов с клетками.
  • Работа с РЭМ в другой лаборатории.
  • Эксперименты с костной тканью.
  • Проведение исследования влияния струйно-абразивной обработки

и холодной пластической деформации на морфологию поверхности