Красноярские ученые создают полуфабрикаты для производства зубных имплантатов и искусственных суставов

Ученые Института инженерной физики и радиоэлектроники Сибирского федерального университета создают перспективный материал на основе диоксида циркония, который можно использовать для изготовления медицинских имплантатов, а также деталей горнодобывающего оборудования и микроэлектроники.

Материал планируется производить из сырья, добываемого на Ковдорском месторождении в районе Кольского полуострова. Опытное производство на базе Сибирского федерального университета позволит получить и испытать различные по свойствам образцы материала и добиться устойчивых результатов, сообщает пресс-служба вуза.

Российские месторождения обладают запасами бадделеита — редкого минерала, из которого получают диоксид циркония (ZrO2) — керамический материал, особенностью которого является так называемое трансформационное упрочнение. Это означает, что под механическими нагрузками диоксид циркония становится прочнее. В настоящее время экспорт бадделеита практически прекращен, что открывает возможности частичной или полной переработки на территории российских регионов.

«Это импортозамещающий проект. Сегодня есть ограниченное количество компаний в мире, производящих диоксид циркония высокой очистки. В основном его используют для изготовления зубных имплантатов. Мы заинтересованы в создании собственного материала, который может стать сырьем для отечественных медицинских изделий, в том числе, для стоматологии и ортопедической хирургии. Диоксид циркония подходит, например, для создания элементов искусственных тазобедренных суставов», — рассказал руководитель исследования, заведующий кафедрой ЮНЕСКО «Новые материалы и технологии» Игорь Карпов.

Получить порошок диоксида циркония высокой очистки недостаточно, нужно его стабилизировать. Самые востребованные прочные фазы этого материала можно получить при температуре выше 1200°С, при остывании желаемые свойства быстро теряются. Чтобы закрепить результат нагревания, нужно зафиксировать материал, к примеру оксидом иттрия. Ученые СФУ отрабатывают технологию перевода бадделеитового сырья в водорастворимое состояние и стабилизацию оксидом иттрия, изучают гранулометрический состав материала, экспериментируют с очисткой.

«В зависимости от степени очистки из нашего материала можно формовать детали для шаровых мельниц, измельчающих руду на горно-металлургическом производстве и в геохимической промышленности, решать различные задачи микроэлектроники. Также можно создавать стоматологические диски: диоксид циркония выгодно отличается от других материалов, поскольку он становится еще более прочным из-за постоянной жевательной нагрузки», — пояснил Игорь Карпов.

CAD/CAM-системы и высокоточные фрезерные станки позволяют изготавливать протезы с точностью до нескольких микрон, при этом автоматизация существенно сокращает время изготовления. Из диоксида циркония можно делать как одиночные коронки, мостовидные протезы, детали для имплантатов, так и высокоэстетичные виниры, востребованные в современной стоматологии.

Еще одно перспективное направление — изготовление деталей искусственных тазобедренных суставов. Продукция такого рода высоко востребована, а импортные изделия практически не поставляются на российский рынок медицинских изделий. Ученые СФУ намерены наладить производство суставных прототипов на базе собственной лаборатории.

«Диоксид циркония достаточно стабилен, не усаживается при обжиге и сохраняет свои размеры. Это важно для сложных ортопедических конструкций. Мы сейчас пробуем управлять свойствами, фазовым составом материала, его гранулометрическим составом. Все это определяет плотность будущих заготовок. Закуплено соответствующее оборудование, на котором мы отработаем технологию получения материала. Дальше планируем запустить опытное производство, а технология будет доступна для трансфера», — пояснил Игорь Карпов.

А у вас есть интересные новости? Поделитесь с нами своими разработками, и мы расскажем о них всему миру! Ждем ваши идеи по адресу news@3Dtoday.ru.