ПНИПУ: создан углерод-углеродный композит, устойчивый к облучению
Тысячи пациентов ежегодно проходят лечение тяжелых переломов с помощью металлических конструкций — пластин, стержней и спиц. Чаще всего применяют нержавеющую сталь, но у нее есть серьезный недостаток: она непрозрачна для рентгена. На снимках и КТ металл создает яркие артефакты, которые "засвечивают" область перелома и мешают врачу оценить сращение кости. Ученые Пермского Политеха предложили решение — углерод-углеродный композит, который полностью прозрачен для рентгеновского излучения и при этом сохраняет прочность даже после экстремальных доз облучения. Об этом "Газете.Ru" сообщили в пресс-службе образовательного учреждения.
Сегодня в качестве альтернативы металлу применяют радиопрозрачные полимеры и композиты. Однако под действием многократных рентгенологических исследований некоторые из них со временем теряют прочность. Пермские исследователи впервые проверили, как ведет себя углерод-углеродный композит при интенсивном облучении.
Испытания проводились на цилиндрических образцах диаметром 4 мм — по параметрам они соответствуют стержням аппаратов наружной фиксации, которые устанавливают при переломах рук и ног. Образцы разделили на четыре группы. Три из них подвергли гамма-облучению кобальтом-60 дозами 5, 10 и 15 Мрад, а четвертая осталась контрольной.
"Образцы разделили на четыре группы. Три из них подвергли гамма-облучению кобальтом-60 дозой 5, 10 и 15 Мрад. Оставшаяся часть осталась необлученной для контроля", — рассказал Александр Сотин, кандидат технических наук, доцент ПНИПУ.
Для сравнения: 15 Мрад значительно превышает суммарную дозу, которую пациент получает за весь курс рентгенологических исследований. Ученые сознательно создали экстремальные условия, чтобы проверить материал с запасом.
После облучения образцы испытывали на растяжение, сжатие и изгиб до разрушения. "Результаты показали, что углеродный композит не теряет прочности даже после мощного облучения (15 Мрад). Его свойства изменились всего на 6–7%", — отметил Владимир Онискив, доцент ПНИПУ.
Материал выдерживал нагрузки свыше 170 МПа — это сравнимо с давлением, когда на площадь спичечной головки приходится вес около 17 кг. Даже после экстремального воздействия композит сохранял 88–94% исходных характеристик.
Авторы подчеркивают: углерод-углеродный композит сочетает высокую механическую прочность и полную рентгенопрозрачность. Это позволит врачам видеть зону перелома без искажений и при этом не опасаться, что повторные обследования ослабят имплант.
По мнению исследователей, разработка открывает путь к созданию нового поколения ортопедических изделий для внешней фиксации, которые сделают лечение переломов более безопасным и контролируемым.