Конкурс атауы: 2024-2026 жылдарға арналған жас ғалымдар жобасы бойынша «Жас ғалым» гранттық қаржыландыру байқауы.

Жоба жетекшісінің: Төлеуханова Жанерке Төлеуханқызы, постдокторант. Материалтану, медициналық және техникалық физика саласындағы маман.

Идентификаторлар:

• ORCID: 0009-0002-9254-3901 (https://orcid.org/0009-0002-9254-3901).

Жобаның зерттеу тобы

Жобаның аңдатпасы

Ti химиялық элементі (титан) және оның қосылыстары (нитридтер, оксидтер, әртүрлі қорытпалар мен болаттар) жоғары биоүйлесімділікті/биоинерттілікті, коррозияға төзімділікті және физикалық-механикалық қасиеттерді көрсетеді, сондықтан ортопедиялық және стоматологиялық тірек құрылғыларының барлық түрлерінде кеңінен қолданылады. Қолдану саласына байланысты бұл құрылғылар уақытша құрылымдық қолдауды қамтамасыз етуден бастап сүйектерді қалпына келтіруге, буындарды ұзақ мерзімді ауыстыруға, тіс қуыстарын толтыруға немесе имплантация аймағындағы ынталандырудың өзгеруін анықтауға дейін әртүрлі функцияларды орындай алады. Ортопедиялық имплантаттар өмір сүру ұзақтығының ұзаруына, әртүрлі генетикалық ақауларға және күнделікті оқиғалардың зақымдануының жоғарылауына байланысты қиындықтарға тап болған адамның қаңқа жүйесінің бөліктерін ішінара қолдау немесе толық ауыстыру үшін көбірек қолданылады. Сондықтан олар күнделікті циклдік пайдалану кезінде қызмет ету мерзімін ұзарту және қызмет ету мерзімі үшін тамаша механикалық өнімділікке ие болады деп күтілуде. Бұл импланттарды жасау үшін жиі қолданылатын Ti₆Al₄V қорытпасының мысалындағы нашар трибологиялық сипаттамалар буындардың тұрақты қозғалысы кезінде ұсақ тозу бөлшектерінің пайда болуына әкелуі мүмкін. Құрамында Al (алюминий) және V (ванадий) химиялық элементтері бар бұл ұсақ бөлшектер имплантты қоршап тұрған биологиялық жүйелер үшін уыттылықты тудыруы мүмкін, сонымен қатар буынның мерзімінен бұрын босап кетуіне әкеліп соғады, бұл импланттың қызмет ету мерзімінің қысқаруына және қымбат қайта құру операцияларының қажеттілігіне әкеледі.

Сонымен қатар, тот баспайтын болаттан жасалған медициналық құрылғылар биологиялық жүйелерде жиі кездесетін қышқыл және хлоридке бай ортада коррозияға бейім. Бұл механикалық қаттылықты, тозуға төзімділікті және биоүйлесімділікті арттыру үшін ортопедиялық имплантанттарды жасау үшін материалдарды мұқият таңдау қажеттілігін арттырады. Бұл импланттарды жасау үшін қолданылатын биоматериалдардың адам ағзасындағы қызмет ету мерзімін ұзарту үшін механикалық, морфологиялық, құрылымдық және биомедициналық қасиеттердің дұрыс үйлесуі өте маңызды. Жақында қолданылған хромокобальт қорытпалары мен Тот баспайтын болат биологиялық ортаның әртүрлі түрлеріне төзімділігінің жеткіліксіздігіне, тамыр жаюының нашарлығына және аллергиялық реакциялардың даму қаупіне байланысты бүгінде іс жүзінде қолданылмайды.

Ag (күміс) және Cu (мыс) сияқты бір отбасына жататын тағы бір жоғары биоүйлесімді элемент – Au (алтын). Біз әдеби ізденіске сүйене отырып, Au-ны Ti-мен біріктіру кезінде өте жоғары қаттылыққа ие Ti₃Au (β-фаза) металларалық құрылымына әкелуі мүмкін деп болжаймыз. Scopus мәліметтер базасында жарияланған материалдардың статистикасына сәйкес, әртүрлі әдістердің көмегімен алынған ti-Au негізінде жабылған медициналық материалдарды зерттеу үшін осы зерттеу бағытының өзектілігін байқауға болады. Бүгінгі таңда бірегей әдіс магнетронды бүрку (PVD) болып табылады, ол кез келген пішінді импланттарда жақсартылған физика-механикалық қасиеттері бар Ti-Au негізіндегі өте жұқа, қалыңдығы 1 мкм-ге дейін биоүйлесімді жабындарды алуға мүмкіндік береді, бұл реттілік материалдың бүкіл бетінде сақталады.

Зерттеудің мақсаты 

Техникалық таза титан мен оның қорытпаларына қарағанда жоғары коррозияға төзімділігі, жақсы биоүйлесімділігі және жақсы физика-механикалық қасиеттері бар Ti-Au негізіндегі жабындарды алу. Сондай-ақ, үлгінің бетін модификациялау үшін оңтайлы вольт-амперлік технологиялық режимдерді және вакуумдық-инертті (Ar+N₂/O₂) газ композицияларын іздеу, содан кейін PVD орнату камерасында бүрку.

Жобаның күтілетін нәтижелері және алынған нәтижелері:

1) PVD әдісімен беттік био-инертті Ti-Аu жабындарын алу кезінде зерттеушілердің тәжірибесін пайдалана отырып, жаңа үрдістер мен тиімді технологиялық бүрку режимдерін әзірлеу және оңтайландыру;

2) Оңтайлы Вольт-Ампер режимдерін, вакуум-газ құрамдарын анықтау, Ag және Cu элементтерін қосумен Ti-Au негізінде нысананы дайындау және іріктеу, физикалық-механикалық сипаттамаларын, коррозияға төзімділігін арттыру және био-инертті Ti-Аu жабынын алу.

Инфографика