Способ изготовления поверхностно-пористой нити из сплава на основе никелида титана

Изобретение относится к медицинскому материаловедению и может применяться для создания биосовместимых шовных материалов и сетчатых имплантатов с высокой степенью адаптации к тканям организма. Технический результат изобретения - обеспечение поверхностной пористости никелид-титановой нити, способствующее ее лучшей вживляемости. Способ изготовления поверхностно-пористой нити из сплава на основе никелида титана включает многократное волочение нагретой заготовки через ряд фильер, причем последнюю операцию волочения осуществляют без подогрева при степени деформации 6-10%. 5 ил.

 

Изобретение относится к медицинской технике и может применяться для создания шовных материалов и сетчатых имплантатов с высокой степенью адаптации к тканям организма.

Биосовместимые сплавы на основе никелида титана, обладающие эффектами памяти формы и сверхэластичности, широко применяются в медицинской технике. В частности, получают все большее распространение нити из никелида титана, используемые в качестве шовного материала и для изготовления сетчатых имплантатов. Механические свойства биосовместимых сплавов на основе никелида титана обеспечивают их длительное функционирование без разрушения. Не менее важное значение имеет уровень фиксации имплантатов к тканям организма, который определяется поверхностными свойствами материала. Наибольшей степенью фиксации и адаптации к окружающим тканям обладают пористые имплантаты или имплантаты с разветвленной структурой поверхности. Технология изготовления массивных пористых имплантатов из сплава на основе никелида титана известна [1], однако, сведения о поверхностно-пористых нитях из указанного сплава отсутствуют.

Уровень техники

Известны способы изготовления нитей из сплава на основе никелида титана, включающие многократное волочение заготовки через ряд фильер, чередующееся с отжигом [2]. Температура предварительного нагрева и степень обжатия за один проход варьируются в зависимости от свойств сплава.

Все эти способы не обеспечивают поверхностной пористости получаемой нити, что ограничивает ее возможность адаптироваться к окружающим тканям. Сведения о способах изготовления нитей из сплава на основе никелида титана, обладающих свойством поверхностной пористости, заявителю неизвестны.

В качестве способа-прототипа, наиболее близкого по технической сущности к заявляемому способу, может быть использован способ [2], включающий многократное волочение нагретой заготовки через ряд фильер.

Сущность изобретения

Техническим результатом предлагаемого изобретения является обеспечение поверхностной пористости нити, способствующее ее лучшей вживляемости. Для достижения указанного технического результата при осуществлении способа изготовления нити из сплава на основе никелида титана, включающего многократное волочение нагретой заготовки через ряд фильер, чередующееся с отжигом, последнюю операцию волочения осуществляют без подогрева при степени деформации 6-10%.

Перечень фигур графических иллюстраций

Фиг.1. Схема поверхности нити после горячего волочения через фильеру.

Фиг.2. Схема поверхности нити в момент волочения через фильеру без подогрева.

Фиг.3. Схема поверхности нити после волочения без подогрева и завершения возвратной деформации.

Фиг.4-5. Микрофотографии поверхностно-пористой нити.

Сведения, подтверждающие достижимость технического результата изобретения.

В ходе холодного волочения заготовки, сопровождающегося деформацией, не превышающей предела сверхэластичности - 6-10%, деформация происходит за счет фазовой перестройки кристаллической структуры материала. При этом решающее значение для достижения технического результата имеет различие физико-механических характеристик собственно никелид-титанового сплава и характеристик покрывающей его первичной оксидной пленки. Не обладая свойством сверхэластичности (возврата деформации в пределах 6-10%), оксидная пленка не может в "холодном состоянии" упруго деформироваться более, чем на 2%. Поэтому она разрывается на фрагменты, создавая просветы над поверхностью металла. Доступ атмосферной среды приводит к образованию вторичной оксидной пленки. После снятия напряжения нить сокращается за счет фазовой мартенситной перестройки структуры нити, при этом площадь оксидной пленки становится избыточной, и ее поверхность подвергается волнообразной деформации ("сморщиванию"). Фрагменты первичной оксидной пленки приобретают прерывистую хаотическую ориентацию, создавая пористую, чешуйчатую поверхностную структуру. Изобретение схематически поясняется фиг.1, 2 и 3, где цифрами обозначены: 1 - сплав, 2 - первичная оксидная пленка, 3 - вторичная оксидная пленка. На фиг.4 и 5 приведены реальные микрофотографии поверхностно-пористой нити при различном увеличении.

Заявленные характеристики последней операции волочения нити определены экспериментальным путем. Верхний предел деформации 10% обусловлен требованием ее обратимости, превышение этого предела начинает вызывать значительную необратимую пластическую деформацию, после которой наблюдается эффект недовозврата деформации и, как следствие, сокращение удельной поверхности пористых фрагментов оксидной пленки. Нижний предел 6% определяется наличием заметного положительного эффекта. При меньшем относительном удлинении эффект возникновения поверхностной пористости проявляется слабо. Отсутствие подогрева обусловлено тем обстоятельством, что эффект сверхэластичности сплава на основе никелида титана проявляется в ограниченном температурном диапазоне. Поскольку для медицинской практики важен диапазон температур 20-40°C, то выбирается и соответствующий сверхэластичный сплав, который не требует специального подогрева для реализации заявляемого способа, основанного как раз на эффекте сверхэластичности.

Пример применения. Для подтверждения полезности технического результата заявляемого способа было проведено сравнение эффективности применения двух образцов нити из сплава на основе никелида титана. Первый образец был изготовлен по известной технологии горячего волочения в чередовании с отжигом и имел гладкую поверхность. Второй образец по завершении всех стадий известной технологии, кроме последнего волочения, был подвергнут волочению без подогрева со степенью деформации 6-10% и имел пористую поверхность, показанную на фиг.4, 5. Указанные образцы были использованы в качестве шовного материала при стандартной операции в эксперименте на животных в клинике. Сравнение швов в период двух недель показывает полную адаптацию к тканям у нити с пористой поверхностью и образование тонкой капсулы вблизи нити с гладкой поверхностью. Данные результаты демонстрируют эффективность предлагаемого способа и достижимость заявленного технического результата.

Источники информации

1. Медицинские материалы и имплантаты с памятью формы / Гюнтер В.Э., Дамбаев Г.Ц., Сысолятин П.Г. и др. Томск, изд-во Том. ун-та, 1998, 487 с.

2. Там же, с. 466.

Способ изготовления поверхностно-пористой нити из сплава на основе никелида титана, включающий многократное волочение нагретой заготовки через ряд фильер, отличающийся тем, что последнее волочение осуществляют без подогрева при степени деформации 6-10%.