Российские учёные разработали защитное покрытие для биорезорбируемых магниевых сплавов, которое позволяет замедлить коррозию материала и существенно уменьшить образование газа при его растворении в биологической среде.

Новые биоразлагаемые магниевые сплавы и методы обработки поверхности значительно расширили их клиническое применение в ортопедии и остеосинтезе. Однако быстрая деградация магниевых имплантатов может не только привести к риску преждевременного механического разрушения, но и осложнить процесс реабилитации пациентов из-за образования газовых полостей.

Исследователи НИТУ МИСИС, Российского университета медицины, Института биоорганической химии имени М. М. Шемякина и Ю. А. Овчинникова РАН предложили решить эту задачу с помощью специальных защитных покрытий. Учёные сравнили два варианта обработки поверхности магниевого сплава: оксидное покрытие и фторсодержащее покрытие, полученное методом плазменной электролитической обработки.

Для оценки эффективности покрытий исследователи поместили образцы в раствор, имитирующий биологическую среду, а также провели испытания in vivo и отслеживали образование газовых полостей с помощью компьютерной томографии. Результаты показали, что у образцов без покрытия объём газовых полостей постоянно увеличивался. Наиболее эффективным оказалось фторсодержащее покрытие, которое формирует более плотный и однородный защитный слой с меньшим количеством пор. Благодаря этому биологические жидкости медленнее проникают к поверхности сплава, а процесс его деградации протекает более равномерно.

Объём газа вокруг образцов с фторсодержащим покрытием оказался более чем в 10 раз меньше по сравнению с необработанными образцами. Кроме того, такое покрытие продемонстрировало более высокую устойчивость к коррозии и лучше сохраняло свои защитные свойства в течение всего периода наблюдений. Авторы исследования считают, что это связано с формированием плотного фторидного слоя, который препятствует проникновению агрессивных компонентов среды к поверхности металла.

Фторсодержащие покрытия позволяют эффективнее контролировать процесс деградации магниевых сплавов и существенно уменьшать образование газа при их растворении. После прохождения клинических испытаний технология может найти применение при создании биорезорбируемых материалов с более предсказуемым поведением в биологической среде.

Подробности исследования опубликованы в научном журнале Surfaces and Interfaces (Q1).