Abstract: Технологии аддитивного производства позволяют изготавливать пористые имплантаты с механическими свойствами эквивалентными естественной кости. Вместе с тем возникает ряд новых задач, в том числе определение механических свойств таких структур. Исследование направлено на получение механических параметров пористого титанового сплава для костных имплантатов, в том числе в условиях их взаимодействия с биологическими жидкостями. Механические свойства были получены для девяти видов структур: по три вида пористости для каждого из трех видов направленности структуры. Рассмотренная пористость структур от 41–52% лежит в диапазоне пористости губчатой кости. В результате экспериментов на одноосное сжатие был получен модуль Юнга от 10 до 22 ГПа и коэффициент Пуассона от 0.136 до 0.337. Модули Юнга стандартной 47% пористости наиболее близки к модулям кортикальной кости 15–16 ГПа. Конфигурацию структуры с наименьшим модулем Юнга рекомендуется применять для изготовления имплантатов пациентам с высокой пористостью костных тканей. Также в экспериментах рассматривалось взаимодействие пористых структур с биологическими жидкостями. При одноосном сжатии до 5000 Н пороупругие эффекты не обнаружены для структур с заполнением порового пространства коллагеном. Для трёх видов пористости при ортогональной направленности структуры были проведены эксперименты на определение коэффициента проницаемости. Коэффициент проницаемости варьировался от 0.99∙10-10 до 3.6∙10-10 м2 для водного раствора глицерина, моделирующего кровь, и от 1.4∙10-10 до 2∙10-10 м2 для желатина, моделирующего формирование коллагена при первичной остеоинтеграции. Полученные результаты будут полезны при разработке новых подходов к моделированию пористых имплантатов в биомеханике.

Cite: Федорова Н.В. , Косинов А.М.
Определение механических параметров и проницаемости пористых костных имплантатов из титанового сплава, в условиях их взаимодействия с биологическими жидкостями
Российский журнал биомеханики. 2024. Т.28. №1. С.54-66. DOI: 10.15593/RZhBiomeh/2024.1.04 РИНЦ

Translated: Fedorova N.V. , Kosinov A.M.
Determination mechanical properties and permeability of porous titanium alloy bone implants, including under conditions of their interaction with biological fluids
Russian Journal of Biomechanics. 2024. V.28. N1. P.45-56. DOI: 10.15593/rjbiomech/2024.1.04 Scopus РИНЦ OpenAlex

Dates:

Submitted:	Nov 2, 2023
Accepted:	Feb 24, 2024

Identifiers:

Elibrary:

68569831

Citing:

DB	Citing
Elibrary	4

Altmetrics: