В НИТУ МИСИС создали композиционный материал с памятью формы для 4D-печати

Исследователи из Национального исследовательского технологического университета «МИСИС» создали магниточувствительный полимерный композит под 4D-печать — аддитивную технологию с использованием материалов, способных менять форму под воздействием внешних триггеров.

Материал подойдет для производства адаптивных медицинских устройств, таких как фиксаторы мягких тканей и «самоустанавливающиеся» костные имплантаты. Композит из полилактида и феррита кобальта обладает способностью быстро нагреваться под воздействием высокочастотного переменного магнитного поля и восстанавливать форму после деформации, при этом не оказывая вредного воздействия на организм, сообщает пресс-служба вуза.

Полимеры с эффектом памяти формы — это «умные» материалы, способные восстанавливать первоначальную форму после деформации под действием внешних стимулов. Благодаря низкой стоимости, высоким значениям восстанавливаемых деформаций и возможности регулирования модуля упругости в широком диапазоне под конкретную задачу такие материалы используются в медицине и высокотехнологичных отраслях промышленности. Физические свойства, определяющие эффект памяти формы в полимере, можно контролировать, добавляя различные наполнители. Добавление наночастиц феррита кобальта позволяет материалам нагреваться под воздействием магнитных полей и лучше восстанавливать форму.

«Полимеры с эффектом памяти формы набирают популярность в разработке медицинских изделий для малоинвазивных хирургических процедур. Например, через небольшой разрез в живую систему можно ввести сжатое медицинское изделие, которое в дальнейшем трансформируется в заданную форму под воздействием триггера, например температуры», в — рассказал директор Института биомедицинской инженерии НИТУ МИСИС Федор Сенатов.

По технологии 4D-печати, так же как и 3D, материал печатается послойно, но готовые изделия со временем начинают меняться под воздействием тепла или света, либо могут быть заранее запрограммированы на определенную форму. Ученые НИТУ МИСИС изучили возможность применения магниточувствительных полимеров с памятью формы в 4D-печати и создания адаптивных медицинских изделий и выяснили, что композиты на основе полилактида и наночастиц феррита кобальта имеют коэффициент восстановления формы свыше 84%.

«Композиционный материал на основе полилактида и наночастиц феррита кобальта совместим с живыми клетками и не оказывает на них негативного воздействия, а также обладает достаточными механическими характеристиками для сжатия мягких тканей. Нашей целью было разработать биосовместимый материал с возможностью бесконтактной активации эффекта памяти формы. Наш материал имеет высокие значения скорости нагрева и восстановления. Кроме того, этот материал отлично подходит для изготовления изделий методом 3D-печати», — рассказала инженер лаборатории тканевой инженерии и регенеративной медицины НИТУ МИСИС Анна Зимина.

В дальнейшем ученые планируют модифицировать состав композиционного материала и снизить температуру активации эффекта памяти формы для безопасного использования в организме пациента.

Исследование выполнено при поддержке Российского научного фонда, результаты опубликованы в научном издании Journal of Composites Science.

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.