Chế tạo thành công hợp kim titan y sinh

Với đặc tính chống ăn mòn tốt, chịu nhiệt cao, tương thích sinh học tốt, titan là vật liệu được ứng dụng rộng rãi trong y tế để làm các bộ phận giả, dụng cụ cố định, thay thế các cơ quan bên trong cơ thể, đặc biệt liên quan đến xương. Nhu cầu sử dụng vật liệu hợp kim titan y sinh ở nước ta ngày càng lớn.

Thiết bị nấu luyện cảm ứng chân không

Mỗi năm, cả nước có hàng chục nghìn trường hợp cần nẹp xương, gắn đinh, cấy vít, làm hàm, trồng răng, làm van tim, đặt sten thông mạch máu… Tuy nhiên, do không có trang thiết bị và công nghệ chế tạo, dẫn đến các loại vật liệu hợp kim titan dùng trong công nghiệp và y sinh đều phải nhập ngoại với giá thành cao.

Từ nhu cầu lớn về vật liệu titan, Viện Công nghệ đã được Bộ Khoa học và Công nghệ cho phép thực hiện Đề tài cấp nhà nước "Nghiên cứu chế tạo hợp kim titan y sinh cấy ghép trong cơ thể người".

Tiến sĩ Nguyễn Tiến Tài - Chủ nhiệm đề tài và các cộng sự đã nghiên cứu, xây dựng, hoàn thiện quy trình công nghệ chế tạo hợp kim titan y sinh, chế tạo mẫu thử nghiệm hợp kim titan y sinh. Đồng thời, nghiên cứu, xây dựng quy trình công nghệ nhiệt luyện, thấm nitơ plasma cho mẫu hợp kim titan; kiểm tra, đánh giá sinh học thiết bị y tế theo tiêu chuẩn Việt Nam.

Sau 5 năm miệt mài nghiên cứu, các nhà khoa học của Viện Công nghệ đã chế tạo thành công hợp kim titan y sinh Ti-6Al-7Nb, Ti-5Al-2,5Fe bằng lò cảm ứng chân không VIM02 với chế độ: Độ chân không 5.10-2 mbar, áp suất cân bằng bởi khí Ar 700 mbar, sử dụng nồi ZrO2 do nhóm nghiên cứu chế tạo. Mẫu sau khi nấu luyện được đem đi phân tích thành phần hóa học và tạp chất khí, cho kết quả mẫu đạt yêu cầu của tiêu chuẩn ISO 5832-10 và ISO 5832-11.

Từ kết quả khi thử nghiệm trên động vật, các nhà khoa học đã phối hợp với Bệnh viện Xanh Pôn và Bệnh viện Đại học Y Hà Nội tiến hành thử nghiệm lâm sàng trên người giai đoạn 1, với 28 bệnh nhân tại hai bệnh viện này. Trong đó, 16 người sử dụng nẹp và vít Ti-6Al-7Nb và 12 người sử dụng nẹp vít Ti-5Al-2,5Fe.

Kết quả bước đầu đánh giá thử nghiệm lâm sàng cho thấy, tất cả bệnh nhân ổn định, ra viện đúng thời gian, xương cố định tốt, không di lệch, mô mềm không viêm nhiễm. Không có nẹp, vít nào bị hư hỏng, gãy phải tháo bỏ. Không có trường hợp nào thải loại, phải tháo bỏ nẹp, xương cố định tốt, can xương tốt. Không gây độc cho tế bào, gen. Không biến đổi các chỉ số sinh hóa, huyết học, chức năng gan. Không thay đổi cấu trúc mô tại vùng đặt nẹp vít.

Từ kết quả sau khi thử nghiệm lâm sàng lên các bệnh nhân, vật liệu titan y sinh tiếp tục được khảo nghiệm ở 3 bệnh viện khác nhau, với 20 ca cấy ghép cho mỗi viện, để thông qua Hội đồng y đức của Bộ Y tế. Sau khi có kết quả từ Hội đồng y đức, vật liệu y sinh này sẽ tiến hành sản xuất và thương mại hóa trong tương lai gần để đáp ứng nhu cầu trong nước, giảm dần nhập ngoại. Qua đó, mang lại hiệu quả không chỉ về khoa học và công nghệ, mà còn có hiệu quả kinh tế - xã hội lớn.