Ионы, идущие к сердцу

У сердца, как известно, есть не только желудочки, но и ушко. Оно расположено в левом предсердии, и его искусственно закупорить, то можно предотвратить инсульты у тех людей, которые страдают мерцательной аритмией. Для того, чтобы провести такую операцию, необходимы специальные импланты — и они, пусть совсем недавно, но появились на рынке, доказав свою эффективность. Ученые из Института физики прочности и материаловедения СО РАН (г. Томск) совместно с компанией-резидентом Технопарка новосибирского Академгородка ООО «Ангиолайн» нашли способ улучшить эти устройства.

Они представляют из себя зонтичный стент, изготовленный из никелида титана (материала, обладающего высокой коррозионной и эрозионной стойкостью, а также интересным свойством, которое называется «память формы»). Медицинские импланты — их производит ООО «Ангиолайн» — при помощи созданной в ИФПМ СО РАН технологии обрабатываются особым образом, что приводит к улучшению биосовместимости, а также физических, химических и механических свойств.

Суть метода такой модификации, предложенного сибирскими учеными, заключается в следующем: структура и характеристики тонкого поверхностного слоя преобразуются путем бомбардировки потоком ускоренных до некоторых средних величин энергий (обычно это 60-80 кэВ, в отличие от «низких» 20-40 кэВ и «высоких» — 1МэВ и более) ионов, называемых также ионами внедрения. Они оказываются способными не только оказать прямое воздействие на «оболочку» твердого тела, но и пройти некоторый путь внутри него, соударяясь с атомами субстанции. «Смещение этих атомов из их положений равновесия приводит к образованию различного типа дефектов кристаллического строения на траектории следования нашего иона внедрения. Когда его энергия оказывается полностью израсходованной на все возможные виды взаимодействия с твердым телом, он останавливается. При этом у каждого пройденные внутри мишени пути будут иметь свои значения. Для тех энергетических пучков, которые используем мы, длина проективного пробега иона составляет величину, близкую к 100 нанометрам», — объясняет ведущий научный сотрудник ИФПМ СО РАН доктор физико-математических наук Людмила Леонидовна Мейснер.

В результате такой обработки внутри тонкого, глубиной до 100 нм, слоя подвергающегося воздействию импланта накапливается и сложным образом распределяется химический элемент, доставляемый ионным пучком. По словам Людмилы Мейснер, атомы этого химического элемента далее могут не только вступить во взаимодействие с частицами матрицы, образуя новые фазы, но и сегрегировать, формируя новое вещество на своей основе: «В итоге поверхностный слой имплантата по своей структуре, фазовому составу и свойствам оказывается сильно отличающимся от материала-основы».

«Преимущество нашего метода заключается в возможности строго контролировать химический состав в потоке ионов, обеспечивая внедрение только «нужных»; накапливаемую концентрацию внутри обрабатываемого слоя; температуру на поверхности импланта (что крайне значимо для некоторых видов материалов), — говорит Людмила Мейснер. — Наконец, свою роль играет также и то, что модификации подвергается не весь объект, а только его тонкий пласт. Следовательно, важные свойства самого материала, из которого изготовлен имплант — эффекты памяти формы и сверхэластичности — сохраняются».

Химический элемент, который «доставляется» на поверхность, был определен в ходе исследований, которые проводились совместно ИФПМ и Институтом химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН — им стал кремний. Он, наряду с высокой биосовместимостью обладает также и способностью регулировать деление и размножение клеток на поверхности имплантов, обеспечивая их быструю интеграцию в организм человека.

Leave a Reply

Name *
Email *
Website