В МАИ создали композитный протез кисти с эффектом памяти формы

Учёные МАИ изготовили функционально-косметический протез кисти из сплава никелида титана. Для этого никелид-титановый проволочный каркас поместили в латексный чехол, имитирующий кожу человека, после чего залили отверждающимся двухкомпонентным силиконом.

Получившийся металл-полимерный композит «силиконовая резина — никелид титана» позволил реализовать так называемый эффект памяти формы. Если нагреть изделие до температуры выше 45 градусов, то каркас кисти восстановит исходную конфигурацию, заданную при изготовлении.

— Это очень удобно на практике. В течение дня владелец здоровой рукой может многократно сгибать и разгибать пальцы протеза для бытовых нужд. А перед сном его достаточно положить в ванну с горячей водой на 30 минут, и он вернётся к заводской форме, — рассказал один из разработчиков, доктор технических наук, профессор кафедры № 1102 «Материаловедение и технология обработки материалов» (МиТОМ) МАИ Дмитрий Гусев.

Маёвская разработка занимает промежуточное положение между относительно дешёвыми косметическими изделиями, которые в основном только воспроизводят внешний вид конечности, и дорогостоящими многофункциональными, которые сложны в исполнении и требуют тщательного ухода. Если стоимость многофункциональных протезов в среднем варьируется от 500 тысяч до 5 млн рублей, то стоимость изделия учёных МАИ не должна превышать 100 тысяч рублей.

При этом маёвский протез способен выполнять намного больше задач по сравнению с декоративными косметическими. С помощью него человек может удерживать и переносить грузы, водить автомобиль или работать со строительными инструментами. В ходе испытаний изделие в форме сжатой кисти в течение суток без деформации удерживало пятилитровую бутылку воды весом 4,5 кг. В ходе тестов искусственной кистью также зажимали ручную пилу и успешно распиливали деревянные бруски.

По свойствам усталости материала разработка кафедры МиТОМ многократно превосходит аналоги в категории функционально-косметических протезов. Сплав никелида титана не только способен проявлять эффект памяти формы, но и обладает высокой циклической долговечностью при большой пластической деформации.

— Как показали наши испытания, проведенные при добровольном участии человека без кисти, длительность использования функционально-косметического протеза с армирующим каркасом из обычной стали составляет около одного месяца. Затем протез разрушается и его приходится менять. Наша разработка благополучно используется без разрушений уже более года, — отметил Дмитрий Гусев.

Заказчиком проекта выступило ФГУП «ЦИТО» Министерства промышленности и торговли РФ. Работа велась с 2018 года на базе кафедры МиТОМ под руководствам профессора Михаила Коллерова. В исследованиях также участвовали профессор кафедры № 1102 Дмитрий Гусев и кандидат технических наук Роман Виноградов.

Стадия научных исследований была завершена в декабре 2022 года, учёные изготовили макет и провели испытания. МАИ также получил патент на протез и по лицензионному соглашению передал его ФГУП «ЦИТО». На данном этапе специалисты Московского авиационного института ожидают предложений от индустриальных заказчиков по внедрению разработки в производство. При этом для выхода на рынок потребуется зарегистрировать медицинское изделие в Росздравнадзоре. В МАИ оценивают, что продукт станет доступен для потребителей не ранее, чем в 2025 году.