Как бы мы ни оберегали себя и своих близких, но - увы: "Знал бы где упасть…" Перелом - это неприятность, с которой хотя бы раз в жизни пришлось столкнуться, наверное, каждому. И после этого грустного события самое главное - быстро, наименее травматично и без последствий устранить его последствия. Природа распорядилась так, что сломанные кости могут срастаться. Для того, чтобы дать организму возможность спокойно регенерировать пораженный участок, применяются всякого рода имплантанты. Технологические процессы, используемые при производстве самых современных авиационных двигателей, с успехом могут быть применены и в этой области.

Имплантаты (спицы, пластины, винты), применяющиеся в настоящее время в странах СНГ при оперативном лечении переломов - остеосинтезе, изготавливают из аустенитных сталей: хромоникелевой 12Х18Н9Т, хромоникельмолибденовой 03Х17Н14М3 (316L). Они достаточно прочны и сравнительно дешевы (сталь 12Х18Н9Т - около 80 рублей или менее $2,5 за килограмм) по сравнению с медицинскими титановыми ВТ6С или циркониевыми Н-1, Н-2,5 сплавами (от $20 за килограмм), специальными медицинскими сплавами на кобальтохромовой ocнoве "Комохром", "Виталиум" - НS21, "Вирониум" и др. (от $200), ниобием (от $100) и танталом (около $1000).
Но, к сожалению, в отличие от всех перечисленных сплавов, допущенные для широкого применения в остеосинтезе нержавеющие стали не обладают требуемым уровнем биоинертности. Согласно официальной статистике при использовании спиц для остеосинтеза из нагартованной нержавеющей стали 12Х18Н9Т у 7,8 % больных возникает воспаление, обусловленное именно недостаточной биоинертностью материала спиц. Это связывают с высоким содержанием никеля. По международному стандарту ИСО 9001 материал для имплантатов, содержащий более 1 % никеля, относится к категории токсичных. В отечественной медицинской практике они пока широко применяются.
Исследования, проведенные в Московском авиационном университете (МАИ) совместно с ММА им. Сеченова, ГУН "ЦИТО" им. Приорова и ИМЕТ им. Байкова, позволили разработать новую технологию изготовления имплантатов из медицинской нержавеющей стали с биосовместимыми покрытиями на основе циркония, ниобия и их соединений (нитридов, карбонитридов, оксикарбонитридов), нанесенными ионно-плазменным методом. На эту разработку получено Свидетельство на полезную модель № 20450 от 25.04.2001 "Металлический имплантат различного назначения для травматологии и ортопедии". Как показали гистологические исследования тканевой реакции, проведенные на белых лабораторных крысах, биоинертность конструкций из таких элементов вчетверо лучше, чем у медицинской нержавеющей стали, и вдвое превосходит этот параметр у медицинского титанового сплава ВТ6С.
Для образования покрытий такого рода можно использовать различные установки, позволяющие применять вакуумные технологии ионно-плазменного напыления. Однако ни одно из устройств, выпускавшихся до настоящего времени, не удовлетворяло технологическим и эксплуатационным требованиям. Дело в том, что для нанесения биосовместимых покрытий на имплантаты сложной формы с требуемой производительностью необходимо обеспечить относительно низкую температуру подложки (до 400 °С). В связи с этим в качестве генератора металлической плазмы был применен разработанный специалистами Всероссийского электротехнического института специальный высокопроизводительный плазмотрон - торцевой холловский ускоритель плазмы с отдельным охлаждаемым анодом. Для работы с ним использовались отдельные части стандартной установки вакуумного напыления УВН-2М, изготовленной ещё в 80-е годы, и ультразвуковая система очистки и подготовки обрабатываемых поверхностей. Из этих составляющих был сконструирован уникальный комплекс для нанесения вакуумных многофункциональных ионно-плазменных покрытий. Больше всего сил и времени было затрачено на поиск оптимальной компоновки применяемых агрегатов, правильных технологических режимов и совмещение отдельных подпроцессов работы. Для этого комплекса были созданы технологии формирования ионно-плазменных покрытий на основе циркония, ниобия и их соединений для широкого спектра изделий из различных конструкционных материалов. Наработанные методики обеспечивают стабильность структуры покрытий и улучшение эксплуатационных свойств деталей (биоинертности, твердости, износостойкости, адгезионной прочности сцепления покрытий с подложкой).
Модернизированные с нашим участием имплантаты в настоящее время уже прошли клинические испытания в отделении острой травматологии 31 городской больницы. Получены самые обнадеживающие положительные результаты. Несмотря на то, что себестоимость имплантатов из нержавеющей стали в результате нанесения покрытий увеличивается при серийном производстве примерно на 20 %, планируемый годовой экономический эффект от использования только в ГУН ЦНИИТО им. Н.Н. Приорова новых имплантатов взамен стандартных изделий из стали и титановых сплавов составляет 9,27 млн рублей. Столь значительный эффект обусловлен сокращением в несколько раз вторичных травмирующих процессов (воспалений) у больных благодаря увеличению биоинертности имплантатов. На наш взгляд, было бы целесообразно объединить усилия организаций и предприятий, заинтересованных во внедрении нового уникального материала.
Разработанный нами комплекс получился многофункциональным, поэтому спектр производимой им продукции можно еще расширить. Он применим при решении как новых задач в области медицины, так и проблем других областей: точной механики, ювелирной промышленности, машиностроения. И это - тоже тема для разговора.