Рекордная прозрачность и биосовместимость: новый материал для медицины и лазеров

Ученым ННГУ удалось разработать условия для получения прозрачной керамики на основе фторапатита кальция – перспективного материала для биомедицины и лазерных технологий. Материал получен методом горячего прессования на оборудовании собственного изготовления. Технологичность и экономичность метода открывают широкие возможности для масштабирования технологии и внедрения материала в производство.

Высокая прозрачность оптической керамики фторапатита кальция в видимом и инфракрасном диапазонах позволяет использовать материал для создания имплантируемых биоактивных «окон». Через такие импланты можно осуществлять долговременное наблюдение за процессами восстановления тканей in vivo без хирургического вмешательства.

«Фторапатит – аналог костной ткани, поэтому он отлично “дружит” с клетками организма. Наши партнёры из Приволжского исследовательского медицинского университета провели клеточные эксперименты, которые подтвердили биосовместимость нашей прозрачной керамики. Кроме того, тесты на клетках кожи человека – фибробластах – показали, что они активно прикрепляются к поверхности керамики и сохраняют высокую жизнеспособность. Это доказывает, что материал перспективен для интеграции с мягкими тканями», – рассказал автор исследования, сотрудник лаборатории оптических керамических материалов химического факультета ННГУ им. Н.И. Лобачевского Марсель Назмутдинов.

Разработка имплантируемых оптических окон активно ведётся зарубежными исследователями в течение последних лет. Чаще всего основой для них служит диоксид циркония. Материал, полученный нижегородскими учёными, превосходит известные зарубежные аналоги, так как обеспечивает лучшую интеграцию с живыми тканями.

«Второе направление нашей работы – создание прозрачной керамики на основе фторапатитов для оптики и фотоники. Удержав средний размер зерна в керамике на уровне менее 150 нанометров, мы смогли достичь рекордного уровня пропускания. Прозрачные керамики фторапатитов, легированные ионами редкоземельных металлов, такими, как иттербий, могут стать отличной альтернативой дорогостоящим монокристаллам при создании компактных и мощных импульсных лазеров», – подчеркнул Марсель Назмутдинов.

Получение инновационных материалов для лазерных сред и биофотоники – в числе ключевых задач лаборатории оптических керамических материалов химического факультета ННГУ. Изучение прозрачных апатитов стартовало при поддержке федеральной программы «Приоритет 2030» в 2023 году.

«Разработка наших учёных открывает перед отечественной медициной и фотоникой новые горизонты. Этот успех отражает высокий инновационный потенциал нашего университета и готовность решать сложные задачи государственной важности, вносить вклад в укрепление технологического суверенитета России», – отметил ректор ННГУ Олег Трофимов.