Эксπир
Регистрация / Вход

Разработка научно-технологических основ комплексной нанотехнологии производства и переработки нового типа биосовместимых металлополимерных нанокомпозитов с целью использования для эндопротезирования суставов

Стадии проекта
Предложение принято
Конкурс завершен
Проект закончен
Проект
02.513.11.3230
Организация
ИНЭОС РАН
Руководитель работ
Хохлов Алексей Ремович
Продолжительность работ
2007 - 2008, 17 мес.
Бюджетные средства
10 млн
Внебюджетные средства
2,67 млн

Создание научно-технического задела по технологиям производства и переработки новых типов нанокомпозиционных, гибридных и поликомплексных полимерных материалов функционального назначения, в том числе - обладающих специальными свойствами, такими как эффективность преобразования и поглощения электромагнитной энергии, высокая сенсорная чувствительность, регулируемая в широких пределах способность к комплексообразованию, биосовместимость и биодеградируемость, с превышением минимум в 2 раза уровня характеристик традиционных полимерных материалов и композитов.

Этапы проекта

1
17.05.2007 - 07.12.2007
Проведен анализ научно-технической литературы, нормативно-технической документации и других материалов по разработке научно-технологических основ производства и переработки биоосовместимых полимерных нанокомпозитов на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМПЭ) и полиэфирэфиркетона (ПЭЭК) с целью использования для эндопротезирования суставов.
2. Проведены патентные исследования по ГОСТ 15.011-96.
Подана заявка на патент по проводимой работе.
3. Сформулированы возможные направления решения задач по разработке научно-технологических основ нанотехнологии создания биосовместимых металлополимерных нанокомпозитов, поставленных в ТЗ НИР, и проведена их сравнительная оценка.
3.1. Выбран и обоснован новый подход к решению поставленных задач путем разработки комплексной нанотехнологии с использованием на первой стадии сверхкритического диоксида углерода для структурной модификации создания нанопористых биосовместимых кристаллических полимерных матриц.
3.2. . Выбран и обоснован новый подход к решению задач, поставленных ТЗ путем использования на первой стадии комплексной технологии методики деформирования пленочных и волокнистых материалов в жидких средах (крейзинга) в том числе в ск СО2 для создания нанопористых ориентированных полимерных структур.
3.3. Выбрано и обосновано использование технологии криохимического синтеза на второй стадии комплексной технологии для введения нанометаллических частиц благородных металлов в нанопористые порошкообразные полимерные матрицы.
3.4. Выбрано и обосновано использование технологии криохимического синтеза на второй стадии комплексной технологии для введения нанометаллических частиц благородных металлов в нанопористые пленочные полимерные матрицы.
3.5. Выбрано и обосновано использование технологии переработки разрабатываемых нанокомпозитов с целью получения монолитных изделий.
4. Проведены экспериментальные работы с выпуском экспериментальной, опытной партии образцов для проведения испытаний .
5. Выбраны и обоснованы методы исследования нанокомпозитов, получаемых по предложенной комплексной методике с целью определения их свойств, сравнительно с материалами - аналогами:
а) биосовместимости;
б) трибохимической стабильности;
в) триботехнических характеристик;
г) радикалообразующей способности;
д) физико-механических характеристик.
6. Проведен выбор контр-тела и обосновано влияния его природы на свойства пары трения:
6.1. Влияние природы контр-тела на трибохимические процессы пары трения;
6.2. Влияние природы контр-тела на триботехнические характеристики пары трения.
7. Проведен расчет ориентировочной экономической эффективности от внедрения новой продукции с ожидаемыми показателями НИР на основе научного прогнозирования на время разработки, освоения и срока морального старения выпускаемой продукции.
8. Разработана комплексная методика, объединяющая исследования всех соисполнителей по созданию научно-технологических основ производства и переработки биосовместимых нанокомпозитов с целью возможности их использования для эндопротезирования суставов.
9 Составлен промежуточный отчет.
Развернуть
2
01.01.2008 - 31.05.2008
1. Проведена разработка теоретических положений по закономерностям механизма диффузии сверхкритического диоксида углерода в кристаллические полимерные матрицы.
2. Проведена разработка теоретических положений механизма крейзинга – возникновения в полимерах нанопористости в процессе пластического деформирования в адсорбционно – активных средах при создании ориентированных структур.
3. Проведены экспериментальные работы с целью оптимизации технологических параметров при взаимодействии сверхкритического диоксида углерода с кристаллическими полимерными матрицами (СВМПЭ, ПЭЭК) для создания нанопористых структур с размерами пор не более 5 – 100 нанометров.
4. Проведены экспериментальные работы с целью оптимизации технологических параметров при создании нанопористых ориентированных структур с размерами пор 5 - 100 нм в условиях пластического деформирования кристаллического СВМПЭ в адсорбционно-активной среде.
5. Проведены экспериментальные работы с целью оптимизации процесса криохимического синтеза наноколлоидных золей благородных металлов и технологии получения нанокомпозитов на основе золота и серебра в полимерных порошкообразных нанопористых матриц сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМПЭ) и полиэфирэфиркетона (ПЭЭК).
6. Проведены экспериментальные работы с целью получения нанокомпозитов на основе золота или серебра в полимерных пленочных матрицах на основе полиолефинов.
7. Проведены экспериментальные работы с целью оптимизации технологии переработки полученных нанокомпозитов.
8. Проведены экспериментальные работы по исследованию свойств разрабатываемых материалов на промежуточных и завершающей стадиях разрабатываемой комплексной технологии
9. Разработаны три лабораторные технологические инструкции: по модификации СВМПЭ сверхкритическим диоксидом углерода; по криохимическому синтезу наночастиц благородных металлов (золота и серебра) и по изготовлению экспериментальных образцов.
10. Проведены экспериментальные работы по получению партии образцов нанокомпозитов в соответствии с п. 8 и определены их свойства.
11. Проведена корректировка лабораторной технологической инструкции изготовления экспериментальных образцов нанокомпозитов в соответствии с п. 8 и по определены их свойства.
12. Проведены дополнительные патентные исследования с целью определения патентной чистоты разрабатываемой комплексной нанотехнологии и биосовсестимых металлополимерных нанокомпозитов.
13. Проведены технико-экономические исследования эффективности внедрения металлополимерных нанокомпозитов в качестве эндопротезов суставов.
Развернуть
3
01.06.2008 - 31.10.2008
1. Работа по Госконтракту № 02.513.11.3230 на 3-ем этапе выполнена полностью, в срок, в соответствии с ТЗ и календарным планом.
2. Достигнуты цели, поставленные в ТЗ – созданы научные основы комплексной, не описанной ранее нанотехнологии получения биостабильных биосовместимых металлополимерных нанокомпозитов.
3. В работе достигнут крупный научный результат – обнаружено явление нанопористости в кристаллическом полимере – сверхвысокомолекулярном полиэтилене, что явилось научной базой для дальнейших разработок.
4. Получены лабораторные образцы трех практически значимых нанокомпозитов для различных областей применения в качестве эндопротезов суставов.
5. Научно-технологические достижения по проведенной работе защищены двумя поданными патентами (на период оформления отчета – положительное решение).
6. Результаты работы имеют уверенные перспективы применения в течение ближайших 2-х лет в клинической практике в качестве эндопротезов суставов черепно-лицевой хирургии при условии финансирования этих работ.
Развернуть

Программа

Программа "Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2013 годы"

Программное мероприятие

1.3 Проведение проблемно-ориентированных поисковых исследований и создание научно-технического задела в области индустрии наносистем
Тема
Разработка научно-технологических основ производства и переработки новых типов нанокомпозиционных, гибридных и поликомплексных полимерных материалов
Продолжительность работ
2007 - 2008, 17 мес.
Бюджетные средства
30 млн
Количество заявок
14
Тема
Разработка научно-технологических основ производства и переработки новых типов нанокомпозиционных полимерных материалов конструкционного назначения для ответственных деталей и узлов машиностроительных изделий, транспортных средств, приборов и средств связи.
Продолжительность работ
2007 - 2008, 17 мес.
Бюджетные средства
30 млн
Количество заявок
10
Тема
Биосовместимые имплантаты для эндопротезирования коленного сустава и сухожильно-связочных структур.
Продолжительность работ
2009, 8 мес.
Бюджетные средства
3 млн
Количество заявок
2
Тема
Разработка способов синтеза новых типов полимерных материалов функционального и конструкционного назначения, обеспечивающих возможность их технологически эффективного наноструктурирования с целью изменения в широких пределах важнейших эксплуатационных характеристик
Продолжительность работ
2007 - 2008, 19 мес.
Бюджетные средства
20 млн
Количество заявок
18
Тема
Биосовместимые резорбируемые гибридные композиты для клеточной регенерации поврежденных костных тканей.
Продолжительность работ
2008 - 2009, 14 мес.
Бюджетные средства
14 млн
Количество заявок
1