Ученые НИТУ МИСИС создали композиционный материал с памятью формы для 4D-печати

Целью исследования было разработать биосовместимый полимерный композит с возможностью бесконтактной активации данного эффекта для применения в медицине

Исследователи Университета МИСИС создали новый магниточувствительный полимерный композиционный материал для 4D-печати. Материал подойдет для создания адаптивных медицинских устройств, таких как фиксаторы мягких тканей и «самоустанавливающиеся» костные имплантаты. Композит, состоящий из полилактида и феррита кобальта, обладает способностью быстро нагреваться под действием высокочастотного переменного магнитного поля и хорошо восстанавливать форму после деформации, при этом не оказывая вредного воздействия на организм.

Полимеры с эффектом памяти формы – это «умные» материалы, которые могут восстанавливать свою первоначальную форму после деформации под действием внешних стимулов. Благодаря их низкой стоимости, высоким значениям восстанавливаемых деформаций и возможности регулирования модуля упругости в широком диапазоне под конкретную задачу, такие материалы используются в медицине и высокотехнологичных отраслях промышленности. Физические свойства, определяющие эффект памяти формы в полимере, можно контролировать, включая различные наполнители. Так, добавление наночастиц феррита кобальта позволяет материалу нагреваться под действием магнитного поля и лучше восстанавливать форму.

Федор Сенатов, к.ф.-м.н, директор Института биомедицинской инженерии НИТУ МИСИС:
«Полимеры с эффектом памяти формы набирают популярность в разработке медицинских изделий для малоинвазивных хирургических процедур. Например, через небольшой разрез в живую систему можно ввести сжатое медицинское изделие, которое в дальнейшем трансформируется в заданную форму под воздействием триггера, например, температуры».

По технологии 4D, также как и 3D, материал печатается послойно. Но отличие в том, что готовый объект со временем начинает меняться под воздействием тепла или света, или может быть заранее «запрограммирован» на определенную форму. Ученые НИТУ МИСИС изучили возможность применения магниточувствительных полимеров с памятью формы для 4D-печати и создания адаптивных медицинских изделий и выяснили, что композиты на основе полилактида и наночастиц феррита кобальта имеют коэффициент восстановления формы >84%. Подробности исследования описаны в научном журнале Journal of Composites Science (Q2).

По словам ученых, их целью было создание биосовместимого материала с возможностью бесконтактной активации эффекта памяти формы. Композит на основе полилактида и наночастиц феррита кобальта полностью соответствует этим требованиям. Он также обладает достаточными механическими характеристиками для сжатия мягких тканей и высокими значениями скорости нагрева и восстановления.

Исследование выполнено при поддержке гранта Российского научного фонда

В дальнейшем ученые планируют модифицировать состав композиционного материала и снизить температуру активации эффекта памяти формы для безопасного использования в организме пациента.

Ранее портал POLY&PRO сообщал, что учеными НИТУ МИСИС синтезирован уникальный термочувствительный полимер для применения в ортодонтической стоматологии

Misis.ru.