- Источник:
Ryan Garza / USA TODAY NETWORK/S via Legion Media
Специалисты Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ) специальный материал для протезов конечностей — с решетчатой структурой, похожей на пчелиные соты, и мягким наполнителем в них. Такие композиты помогут протезам реагировать на изменения тела у взрослых и детей: растягиваться, сжиматься, «расти», когда это необходимо. Изобретение, например, позволит растущему ребенку с инвалидностью носить протез комфортнее и дольше. Первые испытания материала прошли успешно. Результаты в журнале Polymers.
В России около 200 тысяч человек имеют протезы конечностей, в том числе дети. У детей, которые продолжают расти, есть очевидная необходимость менять устройство каждые 6-18 месяцев. Но и у взрослых с такой инвалидностью, которые носят протезы по многу лет, возникают проблемы при изменении веса, отеках в месте соединения с искусственной конечностью. Все это вызывает дополнительны дискомфорт во время ношения. При этом, по словам экспертов, до сих пор нет таких приемных гильз — это элемент протеза, который «принимает», соединяет участок тела человека с механическим модулем — которые бы «откликались» при изменениях в росте или весе человека.
- Источник:
ПНИПУ
Для создания таких адаптирующихся гильз ученые Политеха взяли за основу особые материалы — ауксетики. Они имеют решетчатую структуру из элементарных ячеек наподобие пчелиных сот, благодаря чему могут увеличиваться при растяжении и уменьшаться при сжатии. Подобные материалы уже используют для производства стентов в сосудистой хирургии.
Авторы нового изобретения построили трехмерные модели своего материала и напечатали первые прототипы для испытаний на 3D-принтере. Образцы подвергли различным нагрузкам, чтобы посмотреть, как они будут деформироваться, и можно ли заранее получить характеристики, необходимые для конкретного протеза.
Затем в пустоты ячеек добавили мягкий наполнитель, чтобы отклик материала на внешние воздействия можно было контролировать. Ученые экспериментировали со свойствами наполнителя, меняя их и наблюдая, как при этом вся структура ауксетика адаптируется — расширяется или сжимается пропорционально воздействию.
По словам разработчиков, знание того, как именно наполнитель будет влиять на жесткость и прочность решетчатой структуры, позволит с его помощью нужным образом «настраивать» материал гильз протезов.
«Главное преимущество материала в том, что для каждого пациента и для каждого типа индивидуального биомедицинского изделия подбирается своя комбинация ауксетичной решетки и наполнителя с выбранными свойствами».
Трехмерные модели, созданные из материала, показали, что могут правильно имитировать механическое поведение образцов при деформации.
По словам специалистов, это новые возможности для современной медицины: разработанный материал сможет повысить комфорт для пациентов с протезами и усовершенствовать технологии детского протезирования. При дальнейшем изучении ауксетичных материалов их применение в биомедицине может быть гораздо шире.
Ранее в Пензе представили устройство для надевания носков без рук — посмотрите, как это выглядит.
