| Название НИОКТР |
Гибридные сетчатые конструкции медицинского назначения с новой металлополимерной структурой для ускорения процессов остеосинтеза: моделирование, разработка технологии и 3Д-печать
|
| Аннотация |
Современные требования к имплантатам для замещения дефектов костной ткани предполагают наличие индивидуальной многоуровневой внутренней структуры, элементы которой влияют на биоинтеграционные свойства всей системы и способствуют главной цели ‒ восстановлению дефектов и интенсификации процессов формирования собственных тканей человека.
Несмотря на широкое применение различных видов аддитивных технологий, не в полной мере решены конструкторские и технологические задачи, позволяющие изготавливать высококачественные изделия с заданными эксплуатационными свойствами.
Цель работы: моделирование и формирование био-, механических и эксплуатационных свойств градиентных ячеистых костных имплантатов и установление их технологических параметров изготовления селективным лазерным плавлением и FDM/FFF-печатью.
Полимерные пористые материалы будут выполнять как самостоятельную восстановительную функцию дефектов кости, так и являться частью металлической матрицы в качестве наполнителя. Во-первых, при небольших дефектах полимерные конструкции будут являться носителем остеотропного материала, увеличивать пролиферацию остеобластов и временно замещать участки костной ткани с последующим биоразложением и дозированным высвобождением функциональных веществ. Во-вторых, являться покрытием металлического имплантата и носителем биоактивных добавок. Во-третьих, являться пористым наполнителем металлического каркаса, полученного СЛП, снижать его объем и жесткость, способствовать в периоде регенерации ткани при значительных дефектах посредством биоразлагаемого остеотропного наполнителя.
Применяемая в проекте технология объемной СЛП печати характеризуется большим числом взаимосвязанных процессов, протекающих на различных пространственных уровнях. Только в узком диапазоне управляющих параметров могут быть обеспечены одновременно высокое качество изготовления и приемлемая скорость печати. Разрабатываемые в проекте уточненные модели позволяют не только систематизировать протекающие на разных масштабах процессы, но также прогнозировать конкретные технологические характеристики и оптимизировать процесс печати.
Управление процессами получения высокопористых ячеистых изделий с развитой поверхностью перемычек за счет приплавленных частиц, которые увеличивают площадь их контакта с новообразованной костной тканью, с учетом особенностей микроструктуры и макропористости позволит сформировать остеокондуктивную матрицу, способствующую закреплению и более быстрому прорастанию клеток костной ткани, их дальнейшей биологической фиксации. Таким образом, установление взаимосвязи параметров селективного лазерного плавления с геометрическими, структурными, прочностными и упругими параметрами на макро-, микро- и мезоуровнях в высокопористых ячеистых материалах является актуальным.
Численное моделирование и оптимизация макроструктуры импланта с разработкой новых элементов и способов креплений, которым в современных исследованиях уделяется недостаточно внимания, позволяет целенаправленно формироватьзаданный комплекс свойств и конструктивных особенностей в зависимости от эксплуатационных требований. Полученные результаты под конкретный вид и месторасположение костной ткани позволят сгруппировать и унифицировать методику разработки костных имплантатов. Проектирование градиентной ячеистой макроструктуры, подобной структуре естественной костной ткани человека, с прогнозируемыми прочностными и упругими свойствами при различных видах дефектов в сочетании с описанием механизмов деформации и разрушения, позволят создавать персонализированные конструкции медицинского назначения.
В рамках выполнения работы планируется установить способы интенсификации биологических процессов и медицинские аспекты применения разработанных новых гибридных металлополимерных имплантатов с учетом их внутренней макроструктуры при взаимодействии с биологическими объектами.
|
| Доступ к ОКОГУ исполнителя |
False
|
| Количество связанных РИД |
0
|
| Количество завершенных ИКРБС |
0
|
| Сумма бюджета |
18000.0
|
| Дата начала |
2025-09-10
|
| Дата окончания |
2028-06-30
|
| Номер контракта |
25-79-10169
|
| Дата контракта |
2025-09-10
|
| Количество отчетов |
3
|
| УДК |
621.762.4; 621.762.5; 621.762.82
|
| Количество просмотров |
7
|
| Руководитель работы |
Килина Полина Николаевна
|
| Руководитель организации |
Петроченков Антон Борисович
|
| Исполнитель |
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "ПЕРМСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ"
|
| Заказчик |
Российский научный фонд
|
| Федеральная программа |
Отсутствует
|
| Госпрограмма |
—
|
| Основание НИОКТР |
Грант
|
| Последний статус |
2025-10-01 08:15:32 UTC, 2025-10-01 08:15:32 UTC
|
| ОКПД |
Услуги в области специализированной врачебной практики прочие, не включенные в другие группировки
|
| Отраслевой сегмент |
—
|
| Минздрав |
—
|
| Межгосударственная целевая программа |
—
|
| Ключевые слова |
численное моделирование; аддитивные технологии; селективное лазерное плавление; биосовместимость; порошковые материалы; температурные поля; локальная пористость; макропористость; микро пористость; высокопористые ячеистые материалы
|
| Соисполнители |
—
|
| Типы НИОКТР |
Фундаментальное исследование
|
| Приоритетные направления |
—
|
| Критические технологии |
—
|
| Рубрикатор |
55.23.13 - Прессование, спекание и штамповка изделий из порошковых материалов; 55.24.99 - Производство изделий из других материалов
|
| OECD |
—
|
| OESR |
Материаловедение; Композитные материалы (включая ламинаты, армированные пластмассы, металлокерамику, комбинированные ткани из натуральных и синтетических волокон; наполненные композиты)
|
| Приоритеты научно-технического развития |
а) переход к передовым технологиям проектирования и создания высокотехнологичной продукции, основанным на применении интеллектуальных производственных решений, роботизированных и высокопроизводительных вычислительных систем, новых материалов и химических соединений, результатов обработки больших объемов данных, технологий машинного обучения и искусственного интеллекта;
|
| Регистрационные номера |
—
|
