Отправить статью по E-mail О совместимости хирургических имплантатов из биорезорбируемых магниевых сплавов с медицинскими изделиями из титановых сплавов
- Авторы: Мягких П.Н.1, Мерсон Е.Д.1, Полуянов В.А.1, Мерсон Д.Л.1, Бегун М.Э.1
-
Учреждения:
- Тольяттинский государственный университет, Тольятти
- Выпуск: № 3-1 (2022)
- Страницы: 106-114
- Раздел: Статьи
- URL: https://vektornaukitech.ru/jour/article/view/560
- DOI: https://doi.org/10.18323/2782-4039-2022-3-1-106-114
- ID: 560
Цитировать
Полный текст
Аннотация
Саморастворяющиеся имплантаты из магниевых сплавов, в отличие от традиционных имплантатов из титановых сплавов и нержавеющих сталей, обладают способностью полностью растворяться в теле человека, что позволяет обойтись без повторной операции по их извлечению. Вопрос о возможности использования магниевых имплантатов совместно с изделиями из титановых сплавов на данный момент остается в недостаточной мере изученным. В то же время широко известно, что элементы с более положительным электродным потенциалом, чем у магния, такие как титан и железо, пагубно влияют на коррозию магниевых сплавов, поскольку за счет гальванического эффекта растворение магния происходит существенно быстрее. Целью работы было установить, какое влияние на скорость коррозии образца из магниевого сплава ZX10 с ультрамелкозернистой структурой оказывает расстояние до титанового имплантата. Поскольку речь идет о медицинских приложениях, коррозионные испытания проводились в условиях, имитирующих условия внутри человеческого тела: циркуляция коррозионной среды и поддержание температуры 37±1 °C. В качестве коррозионной среды использовался физиологический раствор. Во время коррозионных испытаний титановый имплантат располагали в 3, 6 и 12 см от образца из магниевого сплава. Дополнительно были проведены испытания образцов контрольной группы без титанового имплантата. Согласно полученным данным при расстоянии между титаном и магнием в 3 см гальванический эффект ярко проявляется: увеличивается скорость коррозии и размер коррозионных повреждений, однако на расстоянии в 6 см титановый имплантат уже не оказывает видимого влияния на коррозию образца.
Ключевые слова
Об авторах
Павел Николаевич Мягких
Тольяттинский государственный университет, Тольятти
Автор, ответственный за переписку.
Email: feanorhao@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-7530-9518
младший научный сотрудник НИИ прогрессивных технологий
РоссияЕвгений Дмитриевич Мерсон
Тольяттинский государственный университет, Тольятти
Email: mersoned@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-7063-088X
кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник НИИ прогрессивных технологий
РоссияВиталий Александрович Полуянов
Тольяттинский государственный университет, Тольятти
Email: vitaliy.poluyanov@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-0570-2584
кандидат технических наук, младший научный сотрудник НИИ прогрессивных технологий
РоссияДмитрий Львович Мерсон
Тольяттинский государственный университет, Тольятти
Email: D.Merson@tltsu.ru
ORCID iD: 0000-0001-5006-4115
доктор физико-математических наук, профессор, директор НИИ прогрессивных технологий
РоссияМарина Эдуардовна Бегун
Тольяттинский государственный университет, Тольятти
Email: feanorhao@gmail.com
студент, техник НИИ прогрессивных технологий
РоссияСписок литературы
- Prakasam M., Locs J., Salma-Ancane K., Loca D., Largeteau A., Berzina-Cimdina L. Biodegradable materials and metallic implants-A review // Journal of Functional Biomaterials. 2017. Vol. 8. № 4. Article number 44. doi: 10.3390/jfb8040044.
- Antoniac I., Popescu D., Zapciu A., Antoniac A., Miculescu F., Moldovan H. Magnesium filled polylactic acid (PLA) material for filament based 3D printing // Materials. 2019. Vol. 12. № 5. Article number 719. doi: 10.3390/ma12050719.
- Knaack D., Goad M.E.P., Aiolova M., Rey C., Tofighi A., Chakravarthy P., Lee D.D. Resorbable calcium phosphate bone substitute // Journal of Biomedical Materials Research. 1998. Vol. 43. № 4. P. 399–409. doi: 10.1002/(SICI)1097-4636(199824)43:4<399::AID-JBM7>3.0.CO;2-J.
- Teramoto H., Kawai A., Sugihara S., Yoshida A., Inoue H. Resorption of Apatite-wollastonite containing glass-ceramic and β-tricalcium phosphate in vivo // Acta Medica Okayama. 2005. Vol. 59. № 5. P. 201–207. doi: 10.18926/AMO/31974.
- Poinern G.E.J., Brundavanam S., Fawcett D. Biomedical Magnesium Alloys: A Review of Material Properties, Surface Modifications and Potential as a Biodegradable Orthopaedic Implant // American Journal of Biomedical Engineering. 2021. Vol. 2. № 6. P. 218–240. doi: 10.5923/j.ajbe.20120206.02.
- Levy G.K., Goldman J., Aghion E. The Prospects of Zinc as a Structural Material for Biodegradable Implants–A Review Paper // Metals. 2017. Vol. 7. № 10. Article number 402. doi: 10.3390/met7100402.
- Schinhammer M., Hänzi A.C., Löffler J.F., Uggowitzer P.J. Design strategy for biodegradable Fe-based alloys for medical applications // Acta Biomaterialia. 2010. Vol. 6. № 5. P. 1705–1713. doi: 10.1016/j.actbio.2009.07.039.
- Merson D., Brilevsky A., Myagkikh P., Tarkova A., Prokhorikhin A., Kretov E., Frolova T., Vinogradov A. The functional properties of Mg-Zn-X biodegradable magnesium alloys // Materials. 2020. Vol. 13. № 3. Article number 544. doi: 10.3390/ma13030544.
- Merson D.L., Brilevsky A.I., Myagkikh P.N., Markushev M.V., Vinogradov A. Effect of deformation processing of the dilute Mg-1Zn-0.2Ca alloy on the mechanical properties and corrosion rate in a simulated body fluid // Letters on Materials. 2020. Vol. 10. № 2. P. 217–222. doi: 10.22226/2410-3535-2020-2-217-222.
- Tian L., Sheng Y., Huang L., Chow D.H.K., Chau W.H., Tang N., Ngai T., Wu C., Lu J., Qin L. An innovative Mg/Ti hybrid fixation system developed for fracture fixation and healing enhancement at load-bearing skeletal site // Biomaterials. 2018. Vol. 180. P. 173–183. doi: 10.1016/j.biomaterials.2018.07.018.
- Мягких П.Н., Мерсон Е.Д., Полуянов В.А., Мерсон Д.Л. In-situ исследование процесса коррозии магниевых биорезорбируемых сплавов // Вектор науки Тольяттинского государственного университета. 2021. № 2. С. 18–25. doi: 10.18323/2073-5073-2021-2-18-25.
- Мягких П.Н., Мерсон Е.Д., Полуянов В.А., Мерсон Д.Л. In-situ исследование кинетики и эволюции коррозионного разрушения чистого магния с разным размером зерна // Materials. Technologies. Design. 2022. Т. 4. № 1. С. 39–47. doi: 10.54708/26587572_2022_41739.
- Song G. Control of biodegradation of biocompatable magnesium alloys // Corrosion Science. 2007. Vol. 49. № 4. P. 1696–1701. doi: 10.1016/j.corsci.2007.01.001.
- Xin Y., Liu C., Zhang X., Tang G., Tian X., Chu P.K. Corrosion behavior of biomedical AZ91 magnesium alloy in simulated body fluids // Journal of Materials Research. 2007. Vol. 22. № 7. P. 2004–2011. doi: 10.1557/jmr.2007.0233.
- Li K.K., Wang B., Yan B., Lu W. Preparing Ca-P coating on biodegradable magnesium alloy by hydrothermal method: In vitro degradation behavior // Chinese Science Bulletin. 2012. Vol. 57. № 18. P. 2319–2322. doi: 10.1007/s11434-012-5067-5.
- Li L.Y., Liu B., Zeng R.C., Li S.Q., Zhang F., Zou Y.H., Jiang H.G., Chen X.B., Guan S.K., Liu Q.Y. In vitro corrosion of magnesium alloy AZ31 - a synergetic influence of glucose and Tris // Frontiers of Materials Science. 2018. Vol. 12. № 2. P. 184–197. doi: 10.1007/s11706-018-0424-1.
- Makkar P., Sarkar S.K., Padalhin A.R., Moon B.G., Lee Y.S., Lee B.T. In vitro and in vivo assessment of biomedical Mg–Ca alloys for bone implant applications // Journal of Applied Biomaterials and Functional Materials. 2018. Vol. 16. № 3. P. 126–136. doi: 10.1177/2280800017750359.
- Liu M., Qiu D., Zhao M.C., Song G., Atrens A. The effect of crystallographic orientation on the active corrosion of pure magnesium // Scripta Materialia. 2008. Vol. 58. № 5. P. 421–424. doi: 10.1016/j.scriptamat.2007.10.027.
- Zhang X., Ba Z., Wang Q., Wu Y., Wang Z., Wang Q. Uniform corrosion behavior of GZ51K alloy with long period stacking ordered structure for biomedical application // Corrosion Science. 2014. Vol. 88. P. 1–5. doi: 10.1016/j.corsci.2014.07.004.
- Pogorielov M., Husak E., Solodivnik A., Zhdanov S. Magnesium-based biodegradable alloys: Degradation, application, and alloying elements // Interventional Medicine and Applied Science. 2017. Vol. 9. № 1. P. 27–38. doi: 10.1556/1646.9.2017.1.04.
Дополнительные файлы
