Ученые Пермского Политеха (ПНИПУ) разработали особую конструкцию, которая способна со временем растягиваться, что позволяет носить протез дольше — это актуально не только для растущих детей, но и для взрослых, которые могут сталкиваться с изменением веса. Уникальный проект, открывающий новые перспективы реабилитации, описан в статье, опубликованной в журнале «Polymers».
Разработка основана на использовании ауксетиков — структур, которые в отличие от «обычных» материалов уменьшаются при сжимающих нагрузках и увеличиваются при растяжении. Их свойства обусловлены особым дизайном структуры: она состоит из специально спроектированных элементарных ячеек и образует решетчатую структуру, напоминающую измененные соты. Ауксетики обладают адаптационными свойствами, которые могут применяться при проектировании гильз протезов.
Авторы нового исследования разработали и построили трехмерные модели такого материала, а затем напечатали прототипы на 3D-принтере. Полученные образцы подвергали нагрузкам, чтобы проверить, возможно ли заранее путем изменения параметров структуры «настроить» нужные характеристики для частей будущего протеза. Опыты подтвердили, что трехмерные модели корректно имитируют механическое поведение образцов при деформации.
Затем ученые поместили в пустоты образцов наполнитель, который позволяет контролировать отклик структуры гильзы протеза на внешние воздействия. Присваивая наполнителю различные свойства, авторы изучали, как эти свойства влияют на поведение всей конструкции ауксетика, т.е. на возможность материала (а в будущем протеза) адаптироваться — пропорционально расширяться или уменьшаться.
Главное преимущество материала заключается в том, что для каждого пациента и для каждого типа индивидуального биомедицинского изделия может подбираться своя комбинация ауксетичной решетки и наполнителя с выбранными свойствами. Проведенное исследование поможет в развитии технологий протезирования и создания имплантов, в частности, в контроле отклика элементов экзопротезов, улучшении комфорта пациента, а также в усовершенствовании технологии создания детских протезов.
