Донецкие ученые создали технологию и разработали проект производства имплантов из нанотитана. Теперь слово за государством

Разработки ученых Донецкого физико-технического института НАН Украины, относящиеся к сфере высоких технологий и представленные на прошедшем недавно в Донецке инвестиционном саммите DID-2011, явно выходят за рамки традиционных проектов. Один из них — «Создание технологии получения нанотитана и производство имплантов из него в Донецком регионе» — сегодня находится на рассмотрении в Кабмине. Для его реализации необходимо 230 млн грн.

Собственно говоря, благодаря специализации института темой наноматериалов донецкие ученые занимаются уже около десяти лет. Донецкий физико-технический институт, основанный в 1965 году, был головным научным учреждением на территории бывшего СССР по проблеме гидроэкструзии. Основное направление деятельности — исследования в области физики твердого тела в экстремальных условиях, а именно низких температур, высоких давлений, сильных магнитных полей. И второе направление — разработка новых технологий для получения конструкционных и функцио­нальных материалов с улучшенными характеристиками.

Сегодня ДонФТИ является самым большим академическим институтом в Донецком регионе и одним из крупнейших в системе НАН Украины. Его многочисленный мощный коллектив занимается исследованиями и разработкой технологий в области высоких давлений. В институте работает около 500 человек, более 100 кандидатов и 30 докторов наук. И, что крайне редко в современных реалиях, треть научного состава — ученые в возрасте до 35 лет.

В рейтинге учреждений НАН Украины (а их более ста) Донецкий физико-технический институт занимает 12-е место.

Почему нанотитан?

Как рассказал «УТГ» главный научный сотрудник ДонФТИ, доктор технических наук, профессор Ян Бейгельзимер, специалист в области интенсивной пластической деформации, занимающийся проблемами получения наноструктурного титана, этот металл был одним из первых, с которым начали работать донецкие ученые.

— Получение такого материала стало возможным с развитием процессов интенсивной пластической деформации, в частности винтовой экструзии — деформационной обработки материалов, — пояснил Бейгельзимер. — Его свойства довольно сильно отличаются от свойств таких же материалов, но не наноструктурных. Если говорить о титане, то обычный и наноструктурный по своей прочности разнятся примерно в три раза.

Повышенная прочность нанотитана имеет особую практическую ценность, поскольку именно титан благодаря своей идеальной биосовместимости является подходящим материалом для имплантов. Он не отторгается тканями организма, по­этому из него изготавливают штифты для зубов, пластинки и шурупы, применяемые в травматологии. Их вводят в человеческое тело, где они находятся на протяжении всей жизни человека. Поэтому так важны биосовместимость и повышенные прочностные характеристики, которые дает титану новая технология производства.

Кроме медицины, нанотитан используется в суперсовременных отраслях машиностроения, таких как авиа­строение и космическая под­отрасль.

— Интерес к нанотитану особенно проявляют в странах с развитой экономикой, — говорит профессор Виктор Белошенко, заместитель директора Донецкого физико-технического института, подчеркивая, что перспективность применения этого материала обусловлена его особыми свойствами — легкостью, прочностью, стойкостью к агрессивной среде.

Сегодня нанотитан начинают использовать одновременно в разных странах. И, как небезосновательно отмечают ученые, Донецкий физико-технический институт в этом вопросе находится на передовых позициях, потому что здесь этот материал может быть получен в таких же количествах, как, например, в России.

— Самая мощная лаборатория по получению нанотитана сегодня находится в России. Продают его в США и Чехию, где есть компании, приступающие к производству из него пробных имплантов. Мы тоже можем создать аналогичное по масштабам производство, а единичные экземпляры изготавливаем уже давно, — уточнил Ян Бейгельзимер.

Техпроцесс

Украинская технология производства нанотитана прошла успешную апробацию в лабораторных условиях на небольших образцах. Сырье для этого процесса — так называемую титановую губку — ученые Донецкого физико-технического института на данном этапе берут на Запорожском титано-магниевом комбинате. Затем делают переплав на базе лаборатории Донецкого национального технического университета с использованием собственного ноу-хау. Традиционно для переплава губку просто компактируют – загружают в контейнер, сжимают, формируют несколько плотных столбиков, сваривают между собой и получают электрод. Затем нагревают, электрод плавится под шлаком, и получается чистый титан.

— Мы попытались изменить эту технологию на первом этапе — не делать столбики поодиночке, чтобы потом сваривать их. С помощью винтовой экструзии мы сразу получаем весь плотный столб, — поясняет профессор Бейгельзимер.

Если же вести речь о применении этой технологии в масштабах промышленного производства, то необходимо дорогостоящее оборудование, которое сейчас используют в машиностроении.

— Винтовая экструзия — это не горячая экструзия, когда вокруг дымно и грязно, а чистый процесс с использованием матрицы определенной формы и нашего ноу-хау, — подчеркивает Ян Бейгельзимер.

По его словам, у донецких ученых также есть опыт применения новой технологии в заводских условиях — в ОАО «Мотор Сич», где с ее помощью был произведен наноматериал для лопаток авиационных турбин, повышающий их циклическую прочность.

Проект ждет реализации

По словам Дмитрия Варюхина, начальника отдела трансфера технологий Донецкого физико-тех­ни­ческого института, в реализации этого проекта предполагается два варианта развития событий. Если вести речь о создании производства средних масштабов, то оно может разместиться непосредственно на территории института — здесь есть необходимые площади. Если будет принято решение о создании более крупного предприятия, возможен вариант строительства отдельного здания.

— Все будет зависеть от выделенной суммы денег, — отмечает Д.Варюхин.

В настоящее время проект находится на рассмотрении в Кабмине по представлению Донецкого облсовета.

— На данной стадии проекта предусматривается государственно-частное партнерство, — говорит Дмитрий Варюхин. — Но, к сожалению, на сегодня нет алгоритма работы государства с частным бизнесом в области инноваций, поэтому, вероятнее всего, это будет государственное финансирование.

Хотя надо сказать, что и частные, украинские и зарубежные, компании уже сегодня проявляют интерес к инвестированию в высокотехнологичный проект стоимостью 230 млн грн.

Все остальные параметры проекта потребуют уточнения в ходе реализации. К примеру, объемы производства будут определяться маркетинговыми исследованиями — в зависимости от потребностей рынка.

— Это новые материалы, и не исключено, что рынок нужно будет формировать, — уточнил Д. Варюхин.

Что касается сырья, то, как выяснилось, с этим проблем нет.

— Сырье у нас есть на Запорожском титано-магниевом комбинате, выпускающем титановую губку, — отметил Виктор Белошенко. — А чистый титан мы берем в лаборатории электрошлакового переплава Донецкого национального технического университета. Его качество не хуже, чем у произведенного американскими лабораториями.

Кстати, ДонНТУ также является партнером по этому проекту.

Что ж, донецкие ученые сказали свое веское слово в создании современных технологий мирового уровня. Теперь дело — за государством.

Справка «УТГ»

Нанотехнология — междисциплинарная область фундаментальной и прикладной науки и техники, цель которой — создание и использование материалов, устройств и технических систем, функционирование которых определяется наноструктурой, то есть упорядоченными фрагментами размером от 1 до 100 нм.