Ученые разработали тонкие полимерные пленки для проверки имплантатов в лабораториях.
В Томском политехническом университете разработали гидрогелевую среду, которая позволяет проводить лабораторные испытания металлических имплантатов в условиях, максимально приближенных к реальным биологическим. Новая разработка воспроизводит особенности живых тканей точнее, чем обычные солевые растворы, и помогает установить локальные очаги коррозии на поверхности изделий, говорится на сайте Десятилетия науки и технологий в России.
Перед установкой металлического имплантата его необходимо протестировать в лаборатории, чтобы проверить, как он будет вести себя в организме: когда начнется разрушение, какие продукты коррозии появятся и сохранит ли материал свои свойства. Это особенно важно для магниевых имплантатов, которые должны полностью раствориться после восстановления тканей пациента. Обычно такие тесты проводят в специальных солевых растворах, имитирующих биологические жидкости человека. Однако они не могут полностью повторить неоднородную среду организма, состоящую из межклеточного матрикса, белков и солей, из-за чего результаты испытаний часто отличаются от реального поведения импланта.
Ученые Томского политеха предложили использовать тонкие полимерные пленки на основе пектина — природного полисахарида. В состав также вошли глицерин, физиологический раствор Рингера и частицы карбоната кальция. Полученный гель ограничивает движение жидкости и ионов, но сохраняет электропроводность для протекания электрохимических процессов. Карбонат кальция выполняет сразу несколько задач. Он служит источником ионов кальция, которые соединяют цепочки пектина в пространственную сетку, позволяя изменять плотность этой сетки и электрическое сопротивление. Гель замедляет перенос ионов и удерживает продукты реакции возле поверхности металла, поэтому характер разрушения образца становится ближе к процессам в организме.
В основе пленок пектин — природный полисахарид, к нему также ввели глицерин, физиологический раствор Рингера и частицы карбоната кальция.У разработанных пленок исследовали физические и химические свойства, а затем проверили их на титановых и магниевых сплавах. Результаты показали, что при испытаниях магниевого сплава пектиновые пленки снизили общую коррозию на 55%, уменьшили плотность коррозионного тока в 1000 раз и увеличили поляризационное сопротивление примерно в 1300 раз. При этом тип разрушения изменился: если в обычном растворе металл подвергался равномерному воздействию, то с гелем возникали локальные очаги поражения, что точнее соответствует разрушению в живой ткани.
При тестировании титановых сплавов пленки помогли выявить межфазовую коррозию, вызванную хлоридами, ограничили массоперенос и стабилизировали термодинамику поверхности металла. Исследователи также отметили, что способ получения частиц карбоната кальция влияет на свойства среды: наночастицы, полученные методом наноспрей-сушки, быстрее высвобождают ионы кальция и снижают электрическое сопротивление до 74%.
Ранее химики нашли способ превращать загрязняющие нитраты в удобрения. Подробности — в другом материале Hi-Tech Mail.
Источник новости: hi-tech.mail.ru
