Innowacyjne bioabsorbowalne materiały na bazie cynku do potencjalnych zastosowań na stenty mózgowo-naczyniowe

Choroby naczyń mózgowych, takie jak przejściowy atak niedokrwienny (TIA), udar i tętniak, stają się coraz częstsze wśród cywilizacji choroby. W starzejącym się społeczeństwie rozwój materiałów na urządzenia biomedyczne nabiera kluczowego znaczenia. Naczyniowo-mózgowy stenty i urządzenia pełnią w organizmie określone funkcje, wspomagają regenerację tkanek i stają się niepotrzebne gdy już spełnią swoją rolę. W związku z tym nastąpił duży wzrost zainteresowania materiałami biodegradowalnymi, czyli takimi, które rozpuszczają się w warunkach fizjologicznych, a ich produkty nie są szkodliwe dla żywego organizmu. Zastosowanie takiego implantu ogranicza skutki uboczne typowe dla implantów stałych, takie jak stany zapalne czy zakrzepica. Nowatorski, biodegradowalny metal materiały obejmują magnez, żelazo i cynk. Wśród nich czysty cynk ma optymalną szybkość korozji w płynach fizjologicznych. Potencjalne zastosowanie tych materiałów zależy od konkretnych wymagań, jakie muszą zostać spełnione. Zestaw funkcji takie jak szybkość degradacji, właściwości mechaniczne i biokompatybilność można poprawić stosując stopy lub tworzywa sztuczne odkształcenie. Dodatki stopowe (dla cynku głównie Mg, Li, Ag, ale także Mn, Cu, Fe i pierwiastków ziem rzadkich) i tworzyw sztucznych odkształcenie (wytłaczanie na gorąco, wytłaczanie hydrostatyczne) może poprawić wytrzymałość czystego cynku. Rozwój w tym obszarze należy skoncentrować się na zaawansowanych technikach projektowania i wytwarzania stopów. Nadal brakuje kompleksowych rozwiązań badanie właściwości materiałów spełniających wymagania dla poszczególnych zastosowań. Wymagało to analizować i określać mechanizmy odkształceń plastycznych oraz wpływ wielkości ziaren, fazy międzymetalicznej rozkładu i rozmiaru na właściwości korozyjne i właściwości mechaniczne. Właściwy dobór pierwiastków stopowych to niezbędny. Do badań wybrano trójskładnikowe stopy ZnMgMn. Głównym celem badań jest wyjaśnienie wpływu domieszkowania i stopowania odkształcenia plastyczne na poziomie mechanicznym i właściwości korozyjne badanego stopu w celu uzyskania dobrej kombinacji wytrzymałości i plastyczności. Dodatkowe celem badań jest uzyskanie jednolitych właściwości korozyjnych i dobrej biokompatybilności poprzez dyspergowanie i rafinację fazy międzymetaliczne i modyfikacja powierzchni poprzez obróbkę plazmową poprzez zanurzeniową implantację jonów w plazmie (PIII). Zakłada się hipotezę, że poprzez optymalizację parametrów odkształcenia plastycznego, stopowania z magnezem i manganu i obróbki powierzchni, odpowiednie połączenie wytrzymałości i plastyczności może być zaletą, a jednocześnie jest stabilne właściwości mechaniczne, równomierną korozję i dobrą biokompatybilność. Badania będą prowadzone wspólnie z dwoma polskimi partnerami – IMIM PAN (Instytut Metalurgii i Materiałów). Nauki PAN) oraz IWC PAN (Instytut Wysokich Ciśnień PAN). Sciences) oraz we współpracy międzynarodowej z Université Laval (ULaval) w Kanadzie. Główny obszar badań przeprowadzone w IMIM PAN będą polegać na zaawansowanej charakteryzacji mikrostrukturalnej z pewnymi fragmentami korozji studia. IWC PAN będzie zajmowała się metodą odkształcenia plastycznego (wytłaczanie hydrostatyczne) oraz badaniami mechanicznymi. Na W tym celu zostanie przeprowadzona obróbka plazmą ULaval metodą plazmowo-imersyjnej implantacji jonów (PIII) i analiza powierzchni określić właściwości korozyjne i biokompatybilność badanych stopów. Wszystkie instytucje na podstawie uzyskanych informacji Wyniki będą próbą wyjaśnienia mechanizmów kontrolujących powstawanie mikrostruktury w stopach odkształconych, mających ogromne znaczenie wpływ na właściwości mechaniczne i korozyjne. Innowacyjne podejście zaproponowane w projekcie obejmuje opracowanie stopów trójskładnikowych z wprowadzeniem cząstek drugiej fazy w kontrolowany sposób oraz poprawę właściwości mechanicznych poprzez dodawanie stopów i hydrostatyki wytłaczanie wraz z korzystnym wpływem na właściwości korozyjne i biologiczne, dodatkowo wspomagane powierzchnią modyfikacje poprzez implantację jonów przez zanurzenie w plazmie (PIII). Wieloskładnikowe stopy cynku mogą pozytywnie wpływać na klucz aspekty materiałów bioabsorpcyjnych, poprawiają stabilność wysokich właściwości mechanicznych i zapewniają równomierną degradację, zapewniający dobrą reakcję organizmu człowieka na produkty korozji. To fundamentalne badanie może wyznaczyć nowy kierunek w opracowywaniu materiałów biowchłanialnych o pożądanych właściwościach zastosowaniach, takich jak stenty lub urządzenia mózgowo-naczyniowe.