Новые интеллектуальные материалы и конструкции. Свойства и применение

Листать книгу

Страницы: ... ... ... ... ... ...

скачать книгу Новые интеллектуальные материалы и конструкции. Свойства и применение

Все рабочие жидкости имеют примерно одинаковую плотность р. Давление и сдвиговое напряжение при средней скорости течения U
...
Недостатком сервомоторного клапана является высокая цена из-за строгих требований к его размерам, а достоинством - возможность получения на выходе колебания частотой до 100 Гц. Соленоид работает методом включения-выключения, и ток рабочей катушки приводит к движению штока. Эти примеры демонстрируют общую проблему электрогидравлических устройств. Они являются или маленькими и маломощными, но быстрыми, или мощными, но инерционными. Потребность в быстрых гидравлических регуляторах очень велика, и сейчас используются как управляемые шаговым двигателем клапаны, так и соленоидные приводы.
...
В настоящее время изменение размера пьезоматериала на 0,1% позволяет достигать открытия сечения рабочего канала лишь приблизительно до 25% от сечения входного отверстия. Однако улучшение характеристик пьезоматериалов (за счет уменьшения пористости, улучшения электроизоляционных свойств и увеличения рабочего напряжения) позволяет надеяться на возможность увеличения рабочего сечения до полного сечения входного отверстия при длине набора пьезоэлементов 10d. Состав, характеристики и принципы работы пьезоэлектрических и магнитострикционных материалов описаны в гл. 6 и 7.
...
Все рабочие жидкости имеют примерно одинаковую плотность р. Давление и сдвиговое напряжение при средней скорости течения U
...
Глава 8. Гидравлические интеллектуальные устройства
...
В электрореологической жидкости (ЭРЖ) поляризация может быть обусловлена переносом ионов или электронов в электрическом поле напряжением нескольких тысяч вольт на миллиметр, возникающим между плоскопараллельными электродами. Частицы могу быть полупроводящими или содержать в своих порах электропроводящую воду. Для появления силы важное значение имеет различие диэлектрических свойств частиц и жидкости, а также величина электрического тока. В магнитореологической суспензии (МРС) частицы карбонильного железа обычно имеют разброс по размерам. Химический состав жидкости не столь важен, как в случае ЭРЖ. Она может иметь вязкость в пределах от вязкости воды до меда в зависимости от того, важны ли испарение и скорость оседания частиц. Благодаря этому МРС можно использовать в значительно более широком диапазоне температур. Кроме того, МРС менее чувствительны к присутствию загрязнений, воды, воздуха и т.д. Это связано с тем, что в них напряженность управляющего магнитного поля не слишком высока, хотя для достижения ?е ~ 10 кПа его величина должна быть ~1 Г при токе 250 кА/м [8].
...
Концентрация дисперсной фазы в ЭРЖ и МРС может варьироваться довольно значительно. Скорость структурирования в обеих средах высока, и характерное время равно ~1 мс, причем в ЭРЖ электрический ток сильно зависит от температуры (он удваивается на каждые 5°С от обычных 1 мА/см2 при ?е ~3 кПа). Часто приходится увеличивать величину поля, причем проблема влияния материала стенок и внешних условий на особенности течения полностью не решена.
...
Рисунок 8.9 демонстрирует работу зажимного устройства на основе ЭРЖ, специфической особенностью которой является наличие небольшой утечки тока. При включении поля это устройство работает аналогично предохранительному воздушному клапану, сбрасывающему воз-
...
В электрореологической жидкости (ЭРЖ) поляризация может быть обусловлена переносом ионов или электронов в электрическом поле напряжением нескольких тысяч вольт на миллиметр, возникающим между плоскопараллельными электродами. Частицы могу быть полупроводящими или содержать в своих порах электропроводящую воду. Для появления силы важное значение имеет различие диэлектрических свойств частиц и жидкости, а также величина электрического тока. В магнитореологической суспензии (МРС) частицы карбонильного железа обычно имеют разброс по размерам. Химический состав жидкости не столь важен, как в случае ЭРЖ. Она может иметь вязкость в пределах от вязкости воды до меда в зависимости от того, важны ли испарение и скорость оседания частиц. Благодаря этому МРС можно использовать в значительно более широком диапазоне температур. Кроме того, МРС менее чувствительны к присутствию загрязнений, воды, воздуха и т.д. Это связано с тем, что в них напряженность управляющего магнитного поля не слишком высока, хотя для достижения ?е ~ 10 кПа его величина должна быть ~1 Г при токе 250 кА/м [8].
...
Концентрация дисперсной фазы в ЭРЖ и МРС может варьироваться довольно значительно. Скорость структурирования в обеих средах высока, и характерное время равно ~1 мс, причем в ЭРЖ электрический ток сильно зависит от температуры (он удваивается на каждые 5°С от обычных 1 мА/см2 при ?е ~3 кПа). Часто приходится увеличивать величину поля, причем проблема влияния материала стенок и внешних условий на особенности течения полностью не решена.
...
Рисунок 8.9 демонстрирует работу зажимного устройства на основе ЭРЖ, специфической особенностью которой является наличие небольшой утечки тока. При включении поля это устройство работает аналогично предохранительному воздушному клапану, сбрасывающему воз-
...
Глава 8. Гидравлические интеллектуальные устройства
...
дух из шины автомобиля при достижении некоторого давления. Зажим работает путем попеременного перехода от фазы к нулевому контакту с помощью переключателя.
...
Эти системы, особенно МРС, не имеют гистерезиса в традиционном смысле, во всяком случае при малых скоростях течения, пока сохраняется ориентированная микроструктура частиц. Отметим, что частицы в процессе службы могут изменять свою форму и размер.
...
Распад микроструктуры, образовавшейся под действием внешнего поля, обычно происходит внезапно. В гистерезисной области влияние изменения внешнего поля является малым. Эта особенность течения жидкости усиливает роль цифрового управления. Например, при включении и выключении внешнего поля быстродействие позволяет избежать нелинейности поведения, снизить роль тепловых эффектов и избежать необходимости стабилизации источника питания, а цикличность процесса позволяет улучшить рабочие характеристики устройства.
...
Выбор размера частиц, как правило, бывает не очень широк, поскольку он ограничен необходимостью предотвращения броуновского движения частиц, с одной стороны, и оседания и избежания закупорки потока - с другой. Расстояние между электродами из-за ограниченной величины управляющего напряжения обычно лежит в интервале 0,5-1,5 мм, что лимитирует размер частиц диапазоном от 1 до 10 мкм. Одновременное использование частиц различного размера позволяет снизить вязкость при отсутствии внешнего поля.
...
дух из шины автомобиля при достижении некоторого давления. Зажим работает путем попеременного перехода от фазы к нулевому контакту с помощью переключателя.
...
Эти системы, особенно МРС, не имеют гистерезиса в традиционном смысле, во всяком случае при малых скоростях течения, пока сохраняется ориентированная микроструктура частиц. Отметим, что частицы в процессе службы могут изменять свою форму и размер.
...
Распад микроструктуры, образовавшейся под действием внешнего поля, обычно происходит внезапно. В гистерезисной области влияние изменения внешнего поля является малым. Эта особенность течения жидкости усиливает роль цифрового управления. Например, при включении и выключении внешнего поля быстродействие позволяет избежать нелинейности поведения, снизить роль тепловых эффектов и избежать необходимости стабилизации источника питания, а цикличность процесса позволяет улучшить рабочие характеристики устройства.
...
Выбор размера частиц, как правило, бывает не очень широк, поскольку он ограничен необходимостью предотвращения броуновского движения частиц, с одной стороны, и оседания и избежания закупорки потока - с другой. Расстояние между электродами из-за ограниченной величины управляющего напряжения обычно лежит в интервале 0,5-1,5 мм, что лимитирует размер частиц диапазоном от 1 до 10 мкм. Одновременное использование частиц различного размера позволяет снизить вязкость при отсутствии внешнего поля.
...
Наука о поведении электроструктурируемых жидкостей является муль-тидисциплинарной. Их микроструктура оказывает сильное влияние на скорость потока жидкости и распределение электрического поля. Они ведут себя не как обычные непрерывные среды, а их макросвойства определяются микроструктурой.
...
Поскольку в малом объеме жидкости может быть совершена большая механическая работа, выделение тепла может привести к нежелательно сильному разогреву, который необходимо учитывать при проектировании регулятора. При оптимизации конструкции регулятора необходимо учитывать, что течение жидкости может быть двумерным и неадиабатическим, а скорость сдвиговой деформации в различных областях может изменяться от нуля до десятков тысяч в секунду. При разработке регулятора приходится учитывать специфику термической, электрической и динамической эксплуатации изделия, а также технологические особенности его изготовления. Удовлетворить всем этим требованиям, как правило, не удается, и поэтому характеристики регулятора далеки от оптимальных. Для оптимизации предпринимаются попытки разработки вычислительной программы, позволяющей рассчитать динамическое поведение ЭРЖ с учетом теплообмена и появления крутящих усилий. Однако эти работы находятся лишь на начальной стадии. Тем не менее уже первые результаты удивляют близким согласием результатов расчетов и эксперимента.
...
Выше обсуждалась стационарная задача. В интеллектуальных устройствах с компьютерным управлением изменяются силы и смещения. Для адекватного теоретического описания работы регулятора необходимо учитывать динамическое поведение жидкости в условиях изменяющегося сечения и скорости потока жидкости. В отличие от стационарного случая, в этом случае согласие результатов расчетов и эксперимента не очень хорошее. Это означает, что особенности динамического течения жидкости выяснены пока не до конца.
...
Некоторое время назад утверждалось, что из-за влияния геометрии клапана на микроструктуру частиц зависимость механического сдвигового напряжения от величины магнитного или электрического поля не является общей и определяется особенностями конструкции устройства. При этом при теоретических расчетах предполагалось, что жидкость является ньютоновской. Это предположение не выполняется, поскольку поведение жидкости гораздо лучше описывается моделью Бингхэма (рис. 8.5). По этой причине при определении у и te предпринимались попытки описать ламинарное течение жидкости уравнением Бингхэма.
...
Наука о поведении электроструктурируемых жидкостей является муль-тидисциплинарной. Их микроструктура оказывает сильное влияние на скорость потока жидкости и распределение электрического поля. Они ведут себя не как обычные непрерывные среды, а их макросвойства определяются микроструктурой.
...
Поскольку в малом объеме жидкости может быть совершена большая механическая работа, выделение тепла может привести к нежелательно сильному разогреву, который необходимо учитывать при проектировании регулятора. При оптимизации конструкции регулятора необходимо учитывать, что течение жидкости может быть двумерным и неадиабатическим, а скорость сдвиговой деформации в различных областях может изменяться от нуля до десятков тысяч в секунду. При разработке регулятора приходится учитывать специфику термической, электрической и динамической эксплуатации изделия, а также технологические особенности его изготовления. Удовлетворить всем этим требованиям, как правило, не удается, и поэтому характеристики регулятора далеки от оптимальных. Для оптимизации предпринимаются попытки разработки вычислительной программы, позволяющей рассчитать динамическое поведение ЭРЖ с учетом теплообмена и появления крутящих усилий. Однако эти работы находятся лишь на начальной стадии. Тем не менее уже первые результаты удивляют близким согласием результатов расчетов и эксперимента.
...
Выше обсуждалась стационарная задача. В интеллектуальных устройствах с компьютерным управлением изменяются силы и смещения. Для адекватного теоретического описания работы регулятора необходимо учитывать динамическое поведение жидкости в условиях изменяющегося сечения и скорости потока жидкости. В отличие от стационарного случая, в этом случае согласие результатов расчетов и эксперимента не очень хорошее. Это означает, что особенности динамического течения жидкости выяснены пока не до конца.
...
Некоторое время назад утверждалось, что из-за влияния геометрии клапана на микроструктуру частиц зависимость механического сдвигового напряжения от величины магнитного или электрического поля не является общей и определяется особенностями конструкции устройства. При этом при теоретических расчетах предполагалось, что жидкость является ньютоновской. Это предположение не выполняется, поскольку поведение жидкости гораздо лучше описывается моделью Бингхэма (рис. 8.5). По этой причине при определении у и te предпринимались попытки описать ламинарное течение жидкости уравнением Бингхэма.
...
Глава 8. Гидравлические интеллектуальные устройства
...
Высокоскоростные испытания, в которых измеряется величина крутящего момента в зависимости от времени, позволяют определить зависимость сдвигового напряжения от скорости течения те(у)
...
Глава 8. Гидравлические интеллектуальные устройства
...
Для высокого быстродействия ход поршня должен быть небольшим, а его площадь значительной. При ходе поршня 1 м и площади 0,01 м2 теоретическое значение постоянной времени равно 10 мс (время сжатия жидкости при неподвижном поршне).
...
Это не относится к цилиндрической муфте на основе ЭРЖ. В этом случае разогрев жидкости может быть весьма значительным, поскольку объем жидкости мал, а ее электропроводность резко возрастает с температурой. Теплота, выделяющаяся при течении электрического тока, может быть равна теплоте, выделяемой в результате работы сдвиговых сил. Вычисления теплопередачи являются проблемой, причем в этом случае необходимо учитывать скорость вращения внешнего управляющего диска.
...
Когда разность скоростей дисков муфты станет достаточно большой, запирающая структура частиц разрушится и у
...
Из-за проблем с теплопроводностью выбор клапанов, действующих путем изменения радиуса и длины, очень ограничен. Отметим, что теплоотдача по несущему валу может составлять значительную долю общего теплоотвода.
...
Поведение жидкости можно моделировать линейным элементом, жесткость которого определяется модулем всестороннего сжатия G.
...
Для моделирования работы клапана в условиях нестационарного течения ЭРЖ разработали компьютерную программу. Результаты расчетов показали, что высокая стоимость системы электропитания при зарядке и разрядке ограничивает рабочую частоту клапана на основе пьезокерамики, а масса вала и объем катушек, создающих смещающее магнитное поле, лимитируют применение магнитостриктора. Повышение быстродействия является одной из основных целей развития этой техники. Судя по результатам экспериментов и компьютерных расчетов, прогресс в этом направлении весьма реален. Отметим, что в магнито- и электрострикционных устройствах разогрев жидкости можно измерить при помощи тензометров, приклеенных к несущему валу.
...
В стационарном режиме осевая сила на активные элементы равна произведению давления на их площадь, а скорость течения может быть определена исходя из данных рис. 8.7. Для более широкого диапазона раскрытий аналогичную оценку можно получить на основании результатов испытаний опытной установки.
...
Разработка новых интеллектуальных гидравлических устройств является одним из основных направлений развития современной техники. Помимо ходунков и протезов ног, имитирующих естественный ход человека, все шире используются динамические возможности таких устройств.
...
Примерно 5000 амортизаторов сидений корпорации Lord без серьезных поломок прошли миллионы километров на грузовиках, автобусах и сельскохозяйственных тракторах. Успешно прошел испытания гоночный автомобиль Каррера с системой подвески на основе МРЖ, а в 2002 году система подвески Магнерайд фирмы Delphi была установлен на автомобиль «Кадиллак Севилль». Эта система состоит из герметичной бесклапанной трубки, имеющей поршень и наполненной азотом и МРЖ.
...
Из-за проблем с теплопроводностью выбор клапанов, действующих путем изменения радиуса и длины, очень ограничен. Отметим, что теплоотдача по несущему валу может составлять значительную долю общего теплоотвода.
...
Поведение жидкости можно моделировать линейным элементом, жесткость которого определяется модулем всестороннего сжатия G.
...
Глава 8. Гидравлические интеллектуальные устройства
...
Поршень при помощи вала связан с корпусом автомобиля. Амортизаторы, размещенные между корпусом и колесами, обеспечивают мягкий ход и хорошее управление автомобилем. Эта система действует втрое быстрее и меньше по размеру существующих активных амортизаторов. Быстрая реакция системы, управляемой встроенным компьютером, обеспечивает мягкое движение автомобиля (рис. 8
...
Рис. 8.10. Система контроля движения Магнерайд: (а) — конструкция системы; (Ь) — субъективная оценка автомобиля по десятибалльной шкале (удовлетворительная — 6, хорошая — 8, отличная - 10).
...
Поршень при помощи вала связан с корпусом автомобиля. Амортизаторы, размещенные между корпусом и колесами, обеспечивают мягкий ход и хорошее управление автомобилем. Эта система действует втрое быстрее и меньше по размеру существующих активных амортизаторов. Быстрая реакция системы, управляемой встроенным компьютером, обеспечивает мягкое движение автомобиля (рис. 8
...
Рис. 8.10. Система контроля движения Магнерайд: (а) — конструкция системы; (Ь) — субъективная оценка автомобиля по десятибалльной шкале (удовлетворительная — 6, хорошая — 8, отличная - 10).
...
Поршень при помощи вала связан с корпусом автомобиля. Амортизаторы, размещенные между корпусом и колесами, обеспечивают мягкий ход и хорошее управление автомобилем. Эта система действует втрое быстрее и меньше по размеру существующих активных амортизаторов. Быстрая реакция системы, управляемой встроенным компьютером, обеспечивает мягкое движение автомобиля (рис. 8
...
Рис. 8.10. Система контроля движения Магнерайд: (а) — конструкция системы; (Ь) — субъективная оценка автомобиля по десятибалльной шкале (удовлетворительная — 6, хорошая — 8, отличная - 10).
...
В гражданском строительстве в Японии в фундаментах отдельных зданий установлены 30-тонные сейсмические амортизаторы. Колебания подвесного моста на озере Донтинг в провинции Хунань, Китай, демпфируют с помощью магнитореологических амортизаторов, помещенных между тросами и корпусом моста (тросы имеют различную частоту собственных колебаний) (рис. 8.11).
...
В Советском Союзе производились громкоговорители, в которых для улучшения рабочих характеристик в области возбуждения использовалась пастообразная МРЖ (рис. 8.12) с очень высоким пределом текучести.
...
Фирма QED выпустила первый интеллектуальный станок, полирующий оптические линзы МРЖ, в которую добавили абразивный алмазный порошок. Изменение давления полирующей суспензии с помощью системы управления позволило выпускать линзы более высокого качества, чем при ручной полировке. Линза (рис. 8.13) вращается, пока «несущий вал» поставляет полирующую жидкость в зону контакта.
...
В гражданском строительстве в Японии в фундаментах отдельных зданий установлены 30-тонные сейсмические амортизаторы. Колебания подвесного моста на озере Донтинг в провинции Хунань, Китай, демпфируют с помощью магнитореологических амортизаторов, помещенных между тросами и корпусом моста (тросы имеют различную частоту собственных колебаний) (рис. 8.11).
...
В Советском Союзе производились громкоговорители, в которых для улучшения рабочих характеристик в области возбуждения использовалась пастообразная МРЖ (рис. 8.12) с очень высоким пределом текучести.
...
Фирма QED выпустила первый интеллектуальный станок, полирующий оптические линзы МРЖ, в которую добавили абразивный алмазный порошок. Изменение давления полирующей суспензии с помощью системы управления позволило выпускать линзы более высокого качества, чем при ручной полировке. Линза (рис. 8.13) вращается, пока «несущий вал» поставляет полирующую жидкость в зону контакта.
...
Глава 8. Гидравлические интеллектуальные устройства
...
Рис. 8.12. (а) - Громкоговоритель, использующий магнитореологичес-кую суспензию; (Ь) - частотная характеристика громкоговорителя; (с) — температура звуковой катушки.
...
Весьма перспективно использование таких жидкостей для демпфирования ударных воздействий в подвесках больших машин. В настоящее время интеллектуальные жидкости производят шесть компаний. МРЖ производят MR Lord, QED, Heat and Mass Transfer Institute, New Age Materials, а ЭРЖ - Fluidcon, Smart Technologies и Asahi.
...
Рис. 8.12. (а) - Громкоговоритель, использующий магнитореологичес-кую суспензию; (Ь) - частотная характеристика громкоговорителя; (с) — температура звуковой катушки.
...
Весьма перспективно использование таких жидкостей для демпфирования ударных воздействий в подвесках больших машин. В настоящее время интеллектуальные жидкости производят шесть компаний. МРЖ производят MR Lord, QED, Heat and Mass Transfer Institute, New Age Materials, а ЭРЖ - Fluidcon, Smart Technologies и Asahi.
...
Рис. 8.12. (а) - Громкоговоритель, использующий магнитореологичес-кую суспензию; (Ь) - частотная характеристика громкоговорителя; (с) — температура звуковой катушки.
...
Весьма перспективно использование таких жидкостей для демпфирования ударных воздействий в подвесках больших машин. В настоящее время интеллектуальные жидкости производят шесть компаний. МРЖ производят MR Lord, QED, Heat and Mass Transfer Institute, New Age Materials, а ЭРЖ - Fluidcon, Smart Technologies и Asahi.
...
Рис. 8.12. (а) - Громкоговоритель, использующий магнитореологичес-кую суспензию; (Ь) - частотная характеристика громкоговорителя; (с) — температура звуковой катушки.
...
Весьма перспективно использование таких жидкостей для демпфирования ударных воздействий в подвесках больших машин. В настоящее время интеллектуальные жидкости производят шесть компаний. МРЖ производят MR Lord, QED, Heat and Mass Transfer Institute, New Age Materials, а ЭРЖ - Fluidcon, Smart Technologies и Asahi.
...
Сейчас производят недорогие моечные машины с губками, смачиваемыми МРЖ, а также аналогичные машины, работающие на смеси магнитореологической и электрореологической жидкостей. В связи с такими задачами в последнее время интенсивно исследуются методы управления силой трения. Разрабатываются также струйные принтеры на основе ЭРЖ.
...
В будущем ожидается дальнейшее улучшение характеристик элект-роструктурируемых жидкостей в результате исследования механизмов самосборки частиц и их взаимодействия с твердой поверхностью. Имеются сообщения о планах разработки электрореологических и магнито-реологических жидкостей с пределом текучести порядка нескольких десятков килопаскалей. Сейчас также разрабатываются компьютерные программы, которые учитывают влияние микроструктуры частиц на рассеивание тепла и т.д.
...
До недавнего времени пьезоклапаны находились на стадии разработки модельных образцов. Они имеют ту же область применения и примерно такую же скорость действия, что и клапаны, управляемые сервомоторами. В 2001 году было выпущено 2 млн автомобилей «Пежо 307» с устройством контроля впрыска топлива, изображенным на рис. 8
...
Если в промышленных объемах удастся наладить технологию производства пьезокерамики, удлиняющейся под действием электрического поля на 1%, клапаны на ее основе произведут настоящую революцию в гидравлической технике. Отметим, что сейчас такие характеристики имеют лишь отдельные пьезокристаллы. Типичным примером современных тенденций развития интеллектуальных уст-
...
Сейчас производят недорогие моечные машины с губками, смачиваемыми МРЖ, а также аналогичные машины, работающие на смеси магнитореологической и электрореологической жидкостей. В связи с такими задачами в последнее время интенсивно исследуются методы управления силой трения. Разрабатываются также струйные принтеры на основе ЭРЖ.
...
В будущем ожидается дальнейшее улучшение характеристик элект-роструктурируемых жидкостей в результате исследования механизмов самосборки частиц и их взаимодействия с твердой поверхностью. Имеются сообщения о планах разработки электрореологических и магнито-реологических жидкостей с пределом текучести порядка нескольких десятков килопаскалей. Сейчас также разрабатываются компьютерные программы, которые учитывают влияние микроструктуры частиц на рассеивание тепла и т.д.
...
До недавнего времени пьезоклапаны находились на стадии разработки модельных образцов. Они имеют ту же область применения и примерно такую же скорость действия, что и клапаны, управляемые сервомоторами. В 2001 году было выпущено 2 млн автомобилей «Пежо 307» с устройством контроля впрыска топлива, изображенным на рис. 8
...
Если в промышленных объемах удастся наладить технологию производства пьезокерамики, удлиняющейся под действием электрического поля на 1%, клапаны на ее основе произведут настоящую революцию в гидравлической технике. Отметим, что сейчас такие характеристики имеют лишь отдельные пьезокристаллы. Типичным примером современных тенденций развития интеллектуальных уст-
...
Глава 8. Гидравлические интеллектуальные устройства
...
Рис. 8.14. Карбюратор компании Siemens с интеллектуальным пьезоклапа-ном впрыска дизельного топлива. С помощью электронной системы управления он за один рабочий цикл двигателя позволяет произвести несколько впрысков топлива требуемой продолжительности. Топливо вводится в клапан под высоким давлением.
...
ройств является разработка карбюраторов с контролируемым впрыском топлива. Благодаря своему быстродействию, интеллектуальный инжектор улучшил рабочие характеристики двигателя, значительно снизив расход топлива [7].
...
Глава 8. Гидравлические интеллектуальные устройства
...
За последние 150 лет средняя продолжительность жизни человека увеличилась вдвое. Практически удвоилась и доля людей с ограниченными физическими возможностями (рис. 9.1). В настоящее время одним из наиболее эффективных способов лечения тяжелых заболеваний считается пересадка органов. У этого метода, однако, есть серьезная проблема — нехватка трансплантируемых тканей и органов. Поэтому в последнее время активно разрабатываются искусственные медицинские устройства, которые могли бы заменить естественные трансплантаты.
...
Биоматериалом мы будем называть любой материал, который используется для замены органа человека или работает в непосредственном контакте с ним. По более детальному определению, данному в 1992 году, «биоматериалом является любое вещество, отличное от лекарств, или комбинация веществ, синтетических или естественных по происхождению, которые могут использоваться в течение некоторого периода времени как целый орган или его часть для улучшения функционирования или замены какой-либо ткани, органа или жизненной функции тела» [1]. То есть
...
являются протезы головки бедра и коленного сустава, искусственные клапаны сердца, вставные грудные пластины и зубные пломбы (табл. 9.1). В отличие от биоматериалов,
...
Согласно экспертным оценкам, стоимость имплантируемых изделий сейчас составляет примерно 10 млрд фунтов стерлингов в год. В больницах национальной службы здравоохранения Великобритании доля операций по замене сердечного клапана составляет приблизительно 20% от общего количества операций. За год имплантируется
...
приблизительно 7000 искусственных клапанов сердца общей стоимостью 12-15 млн фунтов. А стоимость материала имплантируемых только в Великобритании пломб и зубных протезов оценивается в 50 млн фунтов.
...
До некоторой степени все существующие биоматериалы могут считаться «интеллектуальными», поскольку они учитывают индивидуальные особенности пациента. Однако действительно интеллектуальные биоматериалы, которые реагируют на поведение организма, появились лишь в последнее время.
...
Свойства интеллектуальных устройств учитывают особенности конкретного человека. Для лечения зубов с 1968 года используют цветной цемент, называемый стеклоиономерным. Этот материал можно считать интеллектуальным, поскольку по цвету он не отличается от соседних натуральных зубов. Что не менее важно, он является источником фтора, который предупреждает дальнейшее развитие кариеса. Однако он все же менее «интеллектуален», чем естественная эмаль зубов, которая анизотропна по механическим свойствам (это снижает вероятность ее разрушения) и способна самовосстанавливаться. Другой пример интеллектуального биоматериала - растворимые хирургические нити из по-лилактидной кислоты. Что может быть более интеллектуальным, чем нить, выполнившая свою работу и исчезнувшая, когда потребность в ней отпала!
...
Важно, чтобы биоматериал был биосовместимым и не вызывал воспаления или отторжения организмом. Биосовместимость можно определить как способность сосуществовать с живым организмом для исполнения определенной функции [2]. Реакция организма не должна противоречить безопасной и эффективной работе биоматериала. Кроме
...
приблизительно 7000 искусственных клапанов сердца общей стоимостью 12-15 млн фунтов. А стоимость материала имплантируемых только в Великобритании пломб и зубных протезов оценивается в 50 млн фунтов.
...
До некоторой степени все существующие биоматериалы могут считаться «интеллектуальными», поскольку они учитывают индивидуальные особенности пациента. Однако действительно интеллектуальные биоматериалы, которые реагируют на поведение организма, появились лишь в последнее время.
...
Свойства интеллектуальных устройств учитывают особенности конкретного человека. Для лечения зубов с 1968 года используют цветной цемент, называемый стеклоиономерным. Этот материал можно считать интеллектуальным, поскольку по цвету он не отличается от соседних натуральных зубов. Что не менее важно, он является источником фтора, который предупреждает дальнейшее развитие кариеса. Однако он все же менее «интеллектуален», чем естественная эмаль зубов, которая анизотропна по механическим свойствам (это снижает вероятность ее разрушения) и способна самовосстанавливаться. Другой пример интеллектуального биоматериала - растворимые хирургические нити из по-лилактидной кислоты. Что может быть более интеллектуальным, чем нить, выполнившая свою работу и исчезнувшая, когда потребность в ней отпала!
...
Важно, чтобы биоматериал был биосовместимым и не вызывал воспаления или отторжения организмом. Биосовместимость можно определить как способность сосуществовать с живым организмом для исполнения определенной функции [2]. Реакция организма не должна противоречить безопасной и эффективной работе биоматериала. Кроме
...
Глава 9. Интеллектуальные медицинские материалы
...
удалось избежать. Положительным результатом этой тяжбы стала разработка правил и требований к медицинскому оборудованию. Теперь все медицинские устройства должны проходить строгую проверку на безопасность, и только после этого их можно использовать. В ЕЭС в течение 90-х годов все медицинские устройства должны были пройти процесс лицензирования. Лицензия гарантирует, что устройство безопасно и пригодно для достижения декларируемой цели. Аналогичный закон существует и в США. Тем не менее, несмотря на множество испытаний, никогда нельзя быть уверенным, что биоматериал абсолютно безопасен, и поэтому большое значение имеет послепродажное наблюдение за его поведением. В Великобритании вся информация о возникающих проблемах с биоматериалами сообщается в Агентство медицинского оборудования, которое принимает решение о дополнительной проверке безопасности материала. Информацию о поведении и степени безопасности биоматериалов, например материалов зубных имплантатов, можно сообщить на сайт www.shef.ac.uk/uni/project/arrp. Эта система регулирования имеет как недостатки, так и достоинства. Конечно, хорошо, что производители оборудования и клиники имеют ясные указания о методах правильного проектирования, производства и использования материала или устройства. Недостаток такой системы состоит в увеличении времени изучения до начала клинического использования. Однако это - та не слишком высокая цена, которую приходится платить за возросшее доверие к медицинским устройствам и биоматериалам.
...
Успешное применение нового устройства зависит от его конструкции, свойств и степени биосовместимости. Поэтому разработка новых материалов должна быть основана на междисциплинарном взаимодействии материаловедов, инженеров, биологов и медиков. Общая нить, связывающая этих людей, - желание улучшить медицинские устройства. Такое сотрудничество различных специалистов началось только в середине XX века.
...
Идея использования естественных или искусственных материалов для замены части человеческого тела «витала в воздухе» в течение многих столетий. Однако реальное развитие биоматериалов стало возможным лишь в конце XIX столетия после появления анестезии, стерильной хирургии и открытия рентгена. До тех пор попытки использовать биоматериалы не были успешными из-за инфекций и постоянного гноения тканей. Серьезными проблемами было также растворение инородной костной ткани и отторжение имплантатов [2]. Инфицирование, впрочем, остается проблемой и в наше время, поскольку переносимые
...
удалось избежать. Положительным результатом этой тяжбы стала разработка правил и требований к медицинскому оборудованию. Теперь все медицинские устройства должны проходить строгую проверку на безопасность, и только после этого их можно использовать. В ЕЭС в течение 90-х годов все медицинские устройства должны были пройти процесс лицензирования. Лицензия гарантирует, что устройство безопасно и пригодно для достижения декларируемой цели. Аналогичный закон существует и в США. Тем не менее, несмотря на множество испытаний, никогда нельзя быть уверенным, что биоматериал абсолютно безопасен, и поэтому большое значение имеет послепродажное наблюдение за его поведением. В Великобритании вся информация о возникающих проблемах с биоматериалами сообщается в Агентство медицинского оборудования, которое принимает решение о дополнительной проверке безопасности материала. Информацию о поведении и степени безопасности биоматериалов, например материалов зубных имплантатов, можно сообщить на сайт www.shef.ac.uk/uni/project/arrp. Эта система регулирования имеет как недостатки, так и достоинства. Конечно, хорошо, что производители оборудования и клиники имеют ясные указания о методах правильного проектирования, производства и использования материала или устройства. Недостаток такой системы состоит в увеличении времени изучения до начала клинического использования. Однако это - та не слишком высокая цена, которую приходится платить за возросшее доверие к медицинским устройствам и биоматериалам.
...
Успешное применение нового устройства зависит от его конструкции, свойств и степени биосовместимости. Поэтому разработка новых материалов должна быть основана на междисциплинарном взаимодействии материаловедов, инженеров, биологов и медиков. Общая нить, связывающая этих людей, - желание улучшить медицинские устройства. Такое сотрудничество различных специалистов началось только в середине XX века.
...
Идея использования естественных или искусственных материалов для замены части человеческого тела «витала в воздухе» в течение многих столетий. Однако реальное развитие биоматериалов стало возможным лишь в конце XIX столетия после появления анестезии, стерильной хирургии и открытия рентгена. До тех пор попытки использовать биоматериалы не были успешными из-за инфекций и постоянного гноения тканей. Серьезными проблемами было также растворение инородной костной ткани и отторжение имплантатов [2]. Инфицирование, впрочем, остается проблемой и в наше время, поскольку переносимые
...
удалось избежать. Положительным результатом этой тяжбы стала разработка правил и требований к медицинскому оборудованию. Теперь все медицинские устройства должны проходить строгую проверку на безопасность, и только после этого их можно использовать. В ЕЭС в течение 90-х годов все медицинские устройства должны были пройти процесс лицензирования. Лицензия гарантирует, что устройство безопасно и пригодно для достижения декларируемой цели. Аналогичный закон существует и в США. Тем не менее, несмотря на множество испытаний, никогда нельзя быть уверенным, что биоматериал абсолютно безопасен, и поэтому большое значение имеет послепродажное наблюдение за его поведением. В Великобритании вся информация о возникающих проблемах с биоматериалами сообщается в Агентство медицинского оборудования, которое принимает решение о дополнительной проверке безопасности материала. Информацию о поведении и степени безопасности биоматериалов, например материалов зубных имплантатов, можно сообщить на сайт www.shef.ac.uk/uni/project/arrp. Эта система регулирования имеет как недостатки, так и достоинства. Конечно, хорошо, что производители оборудования и клиники имеют ясные указания о методах правильного проектирования, производства и использования материала или устройства. Недостаток такой системы состоит в увеличении времени изучения до начала клинического использования. Однако это - та не слишком высокая цена, которую приходится платить за возросшее доверие к медицинским устройствам и биоматериалам.
...
Успешное применение нового устройства зависит от его конструкции, свойств и степени биосовместимости. Поэтому разработка новых материалов должна быть основана на междисциплинарном взаимодействии материаловедов, инженеров, биологов и медиков. Общая нить, связывающая этих людей, - желание улучшить медицинские устройства. Такое сотрудничество различных специалистов началось только в середине XX века.
...
Глава 9. Интеллектуальные медицинские материалы
...
кровью бактерии могут внедриться в имплантат и сформировать биологическую пленку, защищающую их от системы естественной защиты организма или антибиотиков. Этот механизм аналогичен формированию на зубах налета, мешающего нейтрализации производимой бактериями кислоты, в результате чего разрушается зубная эмаль.
...
Костные пластины для фиксации переломов конечностей используют с начала 1900-х годов. Поскольку было известно, что инородные тела типа пуль или шрапнели могут существовать в теле многие годы, постепенно появилось осознание того, что можно использовать и внутренние протезы [2]. К сожалению, первые опыты были не слишком успешными из-за плохой механической конструкции или неправильного выбора материала имплантатов. В организме человека материалы вроде ванадиевой стали корродируют, а продукты коррозии неблагоприятно воздействуют на организм. Ситуация изменилась после появления нержавеющих сталей и хромокобальтовых сплавов, что позволило добиться хороших результатов при фиксации переломов.
...
Хотя первая попытка замены головки бедра была предпринята еще в 1938 году, положительных результатов удалось достичь только после 1958 года, когда Чарнли разработал клеющий материал для фиксации протеза (рис. 9.2). Этим материалом был синтетический полиметилме-такрилат (ПММА), называемый также оргстеклом. Ранее ПММА применяли в зубных протезах, а использовать его для фиксации протеза
...
Рис. 9.2. Протез головки бедра из нержавеющей стали и соответствующая ему чашечка из полиэтилена высокой плотности.
...
кровью бактерии могут внедриться в имплантат и сформировать биологическую пленку, защищающую их от системы естественной защиты организма или антибиотиков. Этот механизм аналогичен формированию на зубах налета, мешающего нейтрализации производимой бактериями кислоты, в результате чего разрушается зубная эмаль.
...
Костные пластины для фиксации переломов конечностей используют с начала 1900-х годов. Поскольку было известно, что инородные тела типа пуль или шрапнели могут существовать в теле многие годы, постепенно появилось осознание того, что можно использовать и внутренние протезы [2]. К сожалению, первые опыты были не слишком успешными из-за плохой механической конструкции или неправильного выбора материала имплантатов. В организме человека материалы вроде ванадиевой стали корродируют, а продукты коррозии неблагоприятно воздействуют на организм. Ситуация изменилась после появления нержавеющих сталей и хромокобальтовых сплавов, что позволило добиться хороших результатов при фиксации переломов.
...
Хотя первая попытка замены головки бедра была предпринята еще в 1938 году, положительных результатов удалось достичь только после 1958 года, когда Чарнли разработал клеющий материал для фиксации протеза (рис. 9.2). Этим материалом был синтетический полиметилме-такрилат (ПММА), называемый также оргстеклом. Ранее ПММА применяли в зубных протезах, а использовать его для фиксации протеза
...
Рис. 9.2. Протез головки бедра из нержавеющей стали и соответствующая ему чашечка из полиэтилена высокой плотности.
...
головки бедра предложил Д. Смит, дантист из Манчестерского университета. Со времен Второй мировой войны было известно, что летчики, получившие проникающие ранения осколками стекол из ПММА, после заживления ран не страдали от отравления этим материалом. На основе этого наблюдения в 1940-х годах ПММА начали применять для замены роговицы глаза. ПММА оказался очень эффективным материалом для фиксации имплантатов из нержавеющей стали, и с этой целью его используют до сих пор.
...
Несколькими годами позже хирург-ортопед Брэйнмарк случайно открыл очень интересную реакцию организма на титан [3]. Он изучал на кролике течение крови через периферийные кровеносные сосуды при помощи стеклянного окошка, помещенного в титановое кольцо. Когда исследователь попытался удалить это окошко, то оказалось, что сплав прирос к хрящу. Дальнейшие эксперименты показали, что реакция организма на титан отличается от реакции на нержавеющую сталь или хром-кобальтовые сплавы. В случае нержавеющей стали вокруг имплантата образуется герметизирующий волокнистый материал. Такая защитная реакция организма на внедрение инородного тела характерна и для многих синтетических полимерных материалов, в том числе и ПММА. Вокруг титана волокнистая ткань не образуется, и металл контактирует непосредственно с костью, в результате роста которой он оказывается как бы вросшим в нее. Брэйнмарк назвал такую реакцию организма оссеинтеграцией,
...
головки бедра предложил Д. Смит, дантист из Манчестерского университета. Со времен Второй мировой войны было известно, что летчики, получившие проникающие ранения осколками стекол из ПММА, после заживления ран не страдали от отравления этим материалом. На основе этого наблюдения в 1940-х годах ПММА начали применять для замены роговицы глаза. ПММА оказался очень эффективным материалом для фиксации имплантатов из нержавеющей стали, и с этой целью его используют до сих пор.
...
Несколькими годами позже хирург-ортопед Брэйнмарк случайно открыл очень интересную реакцию организма на титан [3]. Он изучал на кролике течение крови через периферийные кровеносные сосуды при помощи стеклянного окошка, помещенного в титановое кольцо. Когда исследователь попытался удалить это окошко, то оказалось, что сплав прирос к хрящу. Дальнейшие эксперименты показали, что реакция организма на титан отличается от реакции на нержавеющую сталь или хром-кобальтовые сплавы. В случае нержавеющей стали вокруг имплантата образуется герметизирующий волокнистый материал. Такая защитная реакция организма на внедрение инородного тела характерна и для многих синтетических полимерных материалов, в том числе и ПММА. Вокруг титана волокнистая ткань не образуется, и металл контактирует непосредственно с костью, в результате роста которой он оказывается как бы вросшим в нее. Брэйнмарк назвал такую реакцию организма оссеинтеграцией,
...
Глава 9. Интеллектуальные медицинские материалы
...
В сердечно-сосудистой хирургии было замечено, что некоторые материалы работают в контакте с кровью лучше, чем другие. При порезе защитное поведение организма состоит в местном сворачивании крови и формировании уплотнения, останавливающего кровотечение. Так как вставка имплантата без местного повреждения ткани пока невозможна, то, когда кровь входит в контакт с инородным телом, происходит ее частичное сворачивание. Это осложняет разработку устройств, непосредственно контактирующих с кровью, например искусственных кровеносных сосудов, искусственного сердца, оксигенаторов и аппаратов диализа почки.
...
Постепенно стало понятно, что разные материалы вызывают принципиально различную реакцию живого организма. Для преодоления проблем, связанных с использованием синтетических материалов, необходимо было разработать интеллектуальные биоматериалы -
...
В процессе разработки биоматериалов первого поколения стало очевидно, что они имеют множество недостатков, особенно при длительных сроках использования. Если имплантат несет значительную механическую нагрузку, важно, чтобы механические напряжения передавались от него к кости. Кость является исключительно интеллектуальным материалом. Если она не испытывает нагрузки, то уменьшает свою прочность. От этой проблемы страдают космонавты, проводящие долгое время в невесомости. Напротив, в местах, где кость испытывает высокие нагрузки, она пытается их компенсировать, образуя дополнительные костные слои. Примером является костная мозоль, появляющаяся при заживлении перелома. Если нагрузка слишком высока, кость нарастает, чтобы снизить уровень напряжения и избежать разрушения. При лечении зубов интеллектуальное поведение кости используют, чтобы сдвинуть их положение по эстетическим или функциональным причинам. Такое поведение зубной ткани является основанием
...
Форма и жесткость протеза тазобедренного сустава сильно отличаются от характеристик натуральной кости (табл. 9.2). Успех использования первых протезов был частично обусловлен возрастом пациентов, которые в большинстве своем были старше 65 лет. Такие люди не слишком активны, и напряжения, которые испытывают имплантат и окружающая кость, не так высоки, как у молодых и активных пациентов. Однако существует спрос и на замену сустава физически активным людям. Это накладывает серьезные требования к имплантату. Боль-
...
В сердечно-сосудистой хирургии было замечено, что некоторые материалы работают в контакте с кровью лучше, чем другие. При порезе защитное поведение организма состоит в местном сворачивании крови и формировании уплотнения, останавливающего кровотечение. Так как вставка имплантата без местного повреждения ткани пока невозможна, то, когда кровь входит в контакт с инородным телом, происходит ее частичное сворачивание. Это осложняет разработку устройств, непосредственно контактирующих с кровью, например искусственных кровеносных сосудов, искусственного сердца, оксигенаторов и аппаратов диализа почки.
...
Постепенно стало понятно, что разные материалы вызывают принципиально различную реакцию живого организма. Для преодоления проблем, связанных с использованием синтетических материалов, необходимо было разработать интеллектуальные биоматериалы -
...
Некоторые исследователи объясняли оссеинтеграцию титана появлением поверхностной окисной пленки ТЮ2, однако это, видимо, только одна из причин наблюдаемого явления. Сейчас признано, что второй причиной является осторожное хирургическое вмешательство, позволяющее избежать омертвения костной ткани.
...
Внедрение некоторых биоматериалов в костную ткань стимулирует появление на их поверхности новой кости и заживление области хирургического вмешательства. Примером таких материалов являются синтетический гидроксиапатит, биоактивные стекла
...
Поскольку минеральная микрофаза кости и ткани зубов состоит из солей фосфата кальция, исследователи начали изучать возможность использования этого материала в качестве потенциального заменителя кости. Минеральная фаза кости подобна гидроксиапатиту [Са10(РО4)6(ОН)2], но имеет меньшую степень кристалличности и содержит целый набор фосфатных микровключений, в том числе трикальцийфосфат, углеродапатит и раз-
...
Некоторые исследователи объясняли оссеинтеграцию титана появлением поверхностной окисной пленки ТЮ2, однако это, видимо, только одна из причин наблюдаемого явления. Сейчас признано, что второй причиной является осторожное хирургическое вмешательство, позволяющее избежать омертвения костной ткани.
...
Внедрение некоторых биоматериалов в костную ткань стимулирует появление на их поверхности новой кости и заживление области хирургического вмешательства. Примером таких материалов являются синтетический гидроксиапатит, биоактивные стекла
...
Рис. 9.6. Растровое электронное изображение, демонстрирующее непосредственный контакт гидроксиапатита с костью.
...
личные ионные примеси типа фтора, магния и натрия [4]. Фторапатит [Ca10(PO4)6(F)2] имеет химическую структуру, похожую на гидроксиапатит. Единственное отличие состоит в замене гидроксильных групп ионами фтора. Фторапатит устойчивее гидроксиапатита при повышенных температурах и более стоек к действию кислот. Трикальцийфосфат [Са3(Р04)2] существует в двух формах, называемых а-
...
Рис. 9.6. Растровое электронное изображение, демонстрирующее непосредственный контакт гидроксиапатита с костью.
...
личные ионные примеси типа фтора, магния и натрия [4]. Фторапатит [Ca10(PO4)6(F)2] имеет химическую структуру, похожую на гидроксиапатит. Единственное отличие состоит в замене гидроксильных групп ионами фтора. Фторапатит устойчивее гидроксиапатита при повышенных температурах и более стоек к действию кислот. Трикальцийфосфат [Са3(Р04)2] существует в двух формах, называемых а-
...
Глава 9. Интеллектуальные медицинские материалы
...
Разработка синтетических фосфатов кальция привела к появлению целого набора материалов, которые должны исследоваться на предмет использования в качестве искусственной кости. Недостатком этих материалов является невысокая прочность. Поэтому гидро-ксиапатит может применяться лишь в имплантатах, не несущих значительной механической нагрузки, например при лечении зубных лунок (рис. 9.7) [7, 8].
...
Один из способов преодоления этого недостатка состоит в нанесении на металлическую подложку слоя покрытия из керамического фосфата кальция. Одним из методов ее исполнения является плазменное напыление [9]. В этом случае биологическая реакция определяется главным образом поверхностным покрытием, а не подложкой. Подложка обеспечивает прочность, а покрытие - биологическую реакцию организма на имплантат (рис. 9.8).
...
Этот подход к разработке интеллектуальных биоматериалов основан на эмпирических наблюдениях. Чтобы прогнозировать реакцию организма на биоматериал, необходимо понимать механизм его взаимодействия с живой тканью. К счастью, одновременно с разработкой новых материалов быстро развивалась и биологическая наука.
...
Состав биоактивных стекол разработан так, чтобы их поверхность вступила в химическую реакцию с определенными компонентами окружающей физиологической среды и образовалась химическая связь ткани с внедрением [10].
...
Разработка синтетических фосфатов кальция привела к появлению целого набора материалов, которые должны исследоваться на предмет использования в качестве искусственной кости. Недостатком этих материалов является невысокая прочность. Поэтому гидро-ксиапатит может применяться лишь в имплантатах, не несущих значительной механической нагрузки, например при лечении зубных лунок (рис. 9.7) [7, 8].
...
Один из способов преодоления этого недостатка состоит в нанесении на металлическую подложку слоя покрытия из керамического фосфата кальция. Одним из методов ее исполнения является плазменное напыление [9]. В этом случае биологическая реакция определяется главным образом поверхностным покрытием, а не подложкой. Подложка обеспечивает прочность, а покрытие - биологическую реакцию организма на имплантат (рис. 9.8).
...
Этот подход к разработке интеллектуальных биоматериалов основан на эмпирических наблюдениях. Чтобы прогнозировать реакцию организма на биоматериал, необходимо понимать механизм его взаимодействия с живой тканью. К счастью, одновременно с разработкой новых материалов быстро развивалась и биологическая наука.
...
Состав биоактивных стекол разработан так, чтобы их поверхность вступила в химическую реакцию с определенными компонентами окружающей физиологической среды и образовалась химическая связь ткани с внедрением [10].
...
Покрытие защищает внедрение от постепенной коррозии. Первыми искусственными материалами, которые срастались с живой костью, были стекла с составом Na20-CaO-Si02-P205. Их открыли в начале 1970-х годов и назвали биостеклами [11]. Биостекло ускоряет сращивание внедрения и кости. Когда биостекло находится в водной среде, ионы кальция и фосфатов выщелачиваются из внедрения и формируют обогащенный фосфатом кальция поверхностный слой, который обеспечивает срастание биостекла с костью. Взаимное срастание путем образования коллагеновых пальцеобразных выростов было описано Хенчем с соавторами [12]. Сейчас известно, что с живой костью срастаются различные виды стекол и стеклокерамик. Некоторые из них используются в хирургии, например, для создания искусственных косточек среднего уха [11] и зубных лунок (челюстных альвеол) [13, 14]. Биоактивные стекла используют также для создания искусственных позвонков, подвздошных костей и гранул для заполнения дефектов костей [11 - 13]. Отметим, что применение фосфаткальциевой керамики ограничено ее низкой прочностью.
...
Атаки макрофагов и последующего образования соединительной ткани можно избежать выбором биоматериала (например, Ti) или нанесением покрытия на его поверхность. Применимость первого способа ограничена малым количеством материалов, вызывающих желательную биореакцию организма. Создание покрытия является способом «перехитрить» механизм естественной защиты организма. Внедрение герметизируется тонким слоем материала, вызывающего положительную реакцию организма.
...
Поведение клеток зависит от их взаимодействия с поверхностью внедрения, другими клетками, субстратом и межклеточной матрицей [16]. Следовательно, успех использования устройства зависит от слож-
...
Покрытие защищает внедрение от постепенной коррозии. Первыми искусственными материалами, которые срастались с живой костью, были стекла с составом Na20-CaO-Si02-P205. Их открыли в начале 1970-х годов и назвали биостеклами [11]. Биостекло ускоряет сращивание внедрения и кости. Когда биостекло находится в водной среде, ионы кальция и фосфатов выщелачиваются из внедрения и формируют обогащенный фосфатом кальция поверхностный слой, который обеспечивает срастание биостекла с костью. Взаимное срастание путем образования коллагеновых пальцеобразных выростов было описано Хенчем с соавторами [12]. Сейчас известно, что с живой костью срастаются различные виды стекол и стеклокерамик. Некоторые из них используются в хирургии, например, для создания искусственных косточек среднего уха [11] и зубных лунок (челюстных альвеол) [13, 14]. Биоактивные стекла используют также для создания искусственных позвонков, подвздошных костей и гранул для заполнения дефектов костей [11 - 13]. Отметим, что применение фосфаткальциевой керамики ограничено ее низкой прочностью.
...
Глава 9. Интеллектуальные медицинские материалы
...
ного взаимодействия клеток и материала. Реакция клеток на синтетический материал имеет большое значение при заживлении раны. Взаимодействие клетки с поверхностью внедрения определяет характер ее поведения, например силу взаимодействия с соседями, рост, скорость перемещения и размножения и т.д. После внедрения биоматериала в ткань из межклеточной матрицы на поверхность высаживаются белки типа фибронектина, проламина, витронектина и молекулы, способствующие фиксации клеток. Микробиологи установили, что поверхность клеток покрыта множеством рецепторов, которые обеспечивают их взаимную фиксацию. Эти рецепторы включают иммуноглобулины, селектины и интегрины. Протеины взаимодействуют с рецепторами и связывают клетку с межклеточной матрицей, которая аналогична супу с разнообразными питательными компонентами типа цитокинов и компонентов роста.
...
Важно, чтобы на поверхность внедрения адсорбировались нужные белки, обеспечивающие положительную биореакцию организма и в конечном счете успешное использование внедрения. Если при контакте материала с кровью происходит ее сворачивание, из него нельзя делать устройства гемодиализа, искусственные кровеносные сосуды или сердечные клапаны. Контактная линза должна легко смачиваться слезой, поскольку в противном случае она повредит оболочку роговицы глаза. Аналогично, недостаточная связь протеза зуба со слизистой оболочкой приводит к инфицированию из-за проникновения бактерий в промежуток между протезом и живой тканью.
...
Маловероятно, что существующие сейчас материалы смогут удовлетворить многочисленным требованиям к взаимодействию различных клеток с поверхностью имплантата. Следовательно, для принятия организмом биоматериала его поверхность нужно обработать для получения желательного взаимодействия с биосредой. Характер этого взаимодействия определяется особенностью применения биоматериала. Если материал имеет высокую прочность, но не вызывает требуемой биореакции организма, на него можно нанести покрытие, стимулирующее эту реакцию.
...
Установив факторы, определяющие взаимодействие поверхности внедрения и клетки, можно осознанно модифицировать поверхность биоматериала для изменения биореакции организма. Один из таких методов состоит в химической модификации поверхности биоматериала для адсорбции определенных белков, а другой - в прививке биоактивных молекул на его поверхность. Особенности поверхностной модификации определяются характером требуемой реакции организма. Если имплантат подвергается воздействию бактерий, как, например, искусственные голосовые связки, адгезия клеток нежелательна. Напротив, для ортопедических имплантатов адгезия необходима.
...
ного взаимодействия клеток и материала. Реакция клеток на синтетический материал имеет большое значение при заживлении раны. Взаимодействие клетки с поверхностью внедрения определяет характер ее поведения, например силу взаимодействия с соседями, рост, скорость перемещения и размножения и т.д. После внедрения биоматериала в ткань из межклеточной матрицы на поверхность высаживаются белки типа фибронектина, проламина, витронектина и молекулы, способствующие фиксации клеток. Микробиологи установили, что поверхность клеток покрыта множеством рецепторов, которые обеспечивают их взаимную фиксацию. Эти рецепторы включают иммуноглобулины, селектины и интегрины. Протеины взаимодействуют с рецепторами и связывают клетку с межклеточной матрицей, которая аналогична супу с разнообразными питательными компонентами типа цитокинов и компонентов роста.
...
Важно, чтобы на поверхность внедрения адсорбировались нужные белки, обеспечивающие положительную биореакцию организма и в конечном счете успешное использование внедрения. Если при контакте материала с кровью происходит ее сворачивание, из него нельзя делать устройства гемодиализа, искусственные кровеносные сосуды или сердечные клапаны. Контактная линза должна легко смачиваться слезой, поскольку в противном случае она повредит оболочку роговицы глаза. Аналогично, недостаточная связь протеза зуба со слизистой оболочкой приводит к инфицированию из-за проникновения бактерий в промежуток между протезом и живой тканью.
...
Маловероятно, что существующие сейчас материалы смогут удовлетворить многочисленным требованиям к взаимодействию различных клеток с поверхностью имплантата. Следовательно, для принятия организмом биоматериала его поверхность нужно обработать для получения желательного взаимодействия с биосредой. Характер этого взаимодействия определяется особенностью применения биоматериала. Если материал имеет высокую прочность, но не вызывает требуемой биореакции организма, на него можно нанести покрытие, стимулирующее эту реакцию.
...
Установив факторы, определяющие взаимодействие поверхности внедрения и клетки, можно осознанно модифицировать поверхность биоматериала для изменения биореакции организма. Один из таких методов состоит в химической модификации поверхности биоматериала для адсорбции определенных белков, а другой - в прививке биоактивных молекул на его поверхность. Особенности поверхностной модификации определяются характером требуемой реакции организма. Если имплантат подвергается воздействию бактерий, как, например, искусственные голосовые связки, адгезия клеток нежелательна. Напротив, для ортопедических имплантатов адгезия необходима.
...
ного взаимодействия клеток и материала. Реакция клеток на синтетический материал имеет большое значение при заживлении раны. Взаимодействие клетки с поверхностью внедрения определяет характер ее поведения, например силу взаимодействия с соседями, рост, скорость перемещения и размножения и т.д. После внедрения биоматериала в ткань из межклеточной матрицы на поверхность высаживаются белки типа фибронектина, проламина, витронектина и молекулы, способствующие фиксации клеток. Микробиологи установили, что поверхность клеток покрыта множеством рецепторов, которые обеспечивают их взаимную фиксацию. Эти рецепторы включают иммуноглобулины, селектины и интегрины. Протеины взаимодействуют с рецепторами и связывают клетку с межклеточной матрицей, которая аналогична супу с разнообразными питательными компонентами типа цитокинов и компонентов роста.
...
Важно, чтобы на поверхность внедрения адсорбировались нужные белки, обеспечивающие положительную биореакцию организма и в конечном счете успешное использование внедрения. Если при контакте материала с кровью происходит ее сворачивание, из него нельзя делать устройства гемодиализа, искусственные кровеносные сосуды или сердечные клапаны. Контактная линза должна легко смачиваться слезой, поскольку в противном случае она повредит оболочку роговицы глаза. Аналогично, недостаточная связь протеза зуба со слизистой оболочкой приводит к инфицированию из-за проникновения бактерий в промежуток между протезом и живой тканью.
...
Взаимодействие внедрения и клетки было исследовано на ионообменных материалах (заряженных полимерах) [17], самособирающихся монослоях (ССМ) [18] и плазменно-напыленных полимерах [19].
...
ССМ получают в результате адсорбции упорядоченных органических молекул на поверхность золота. Они являются моделью для исследования взаимодействия клетки и имплантата. Химический состав поверхности ССМ создается специальными концевыми группами адсорбированных цепей, что делает этот материал идеальным объектом для исследования адсорбции белков и адгезии клеток. ССМ позволяет исследовать взаимодействие клеток с поверхностью имплантата, но его клиническое использование ограничено, потому что подложкой является стекло, покрытое слоем золота. Напротив, полимерные покрытия, полученные плазменным напылением, в сочетании с различными подложками имеют огромный потенциал практического использования.
...
Модифицированные поверхности способны влиять на поведение клетки, управляя природой белкового слоя, высаживающегося на поверхность в биосреде. Клетки способны «чувствовать» высадившиеся белки с помощью рецепторов. Как правило, желательно осаждение определенных клеток на поверхность внедрения, их рост и быстрое деление. Так, наличие на поверхности карбоксильной кислоты увеличивает адгезию и ускоряет деление клеток кожи, а азот влияет на поведение нервных клеток.
...
Интересная особенность некоторых плазменно-напыленных покрытий состоит в способности отторгать в некоторый момент клетки. Это явление вызвало удивление первых исследователей. Если клетка охотно садится на поверхность, почему в некоторый момент она ее покидает?
...
Рис. 9.9. Полосы акриловой кислоты (темные) на плазменно-напыленной подложке полиоктадиена. Изображение получено при помощи время пролетного масс-спектрометра вторичных ионов (SIMS).
...
Взаимодействие внедрения и клетки было исследовано на ионообменных материалах (заряженных полимерах) [17], самособирающихся монослоях (ССМ) [18] и плазменно-напыленных полимерах [19].
...
ССМ получают в результате адсорбции упорядоченных органических молекул на поверхность золота. Они являются моделью для исследования взаимодействия клетки и имплантата. Химический состав поверхности ССМ создается специальными концевыми группами адсорбированных цепей, что делает этот материал идеальным объектом для исследования адсорбции белков и адгезии клеток. ССМ позволяет исследовать взаимодействие клеток с поверхностью имплантата, но его клиническое использование ограничено, потому что подложкой является стекло, покрытое слоем золота. Напротив, полимерные покрытия, полученные плазменным напылением, в сочетании с различными подложками имеют огромный потенциал практического использования.
...
Модифицированные поверхности способны влиять на поведение клетки, управляя природой белкового слоя, высаживающегося на поверхность в биосреде. Клетки способны «чувствовать» высадившиеся белки с помощью рецепторов. Как правило, желательно осаждение определенных клеток на поверхность внедрения, их рост и быстрое деление. Так, наличие на поверхности карбоксильной кислоты увеличивает адгезию и ускоряет деление клеток кожи, а азот влияет на поведение нервных клеток.
...
Интересная особенность некоторых плазменно-напыленных покрытий состоит в способности отторгать в некоторый момент клетки. Это явление вызвало удивление первых исследователей. Если клетка охотно садится на поверхность, почему в некоторый момент она ее покидает?
...
Глава 9. Интеллектуальные медицинские материалы
...
Рис. 9.10. Изображение плазменно-напыленной поверхности аллилами-на/полиоктадиена, на которую с помощью маски вторично нанесли прямоугольные области толщиной 50 мкм.
...
Эксперименты с плазменно-напыленными полимерами с кислотной функциональностью показали, что на них высаживаются клетки кожи, но при наличии диабетической язвы клетки перемещаются в обратном направлении, с поверхности в область раны. Это открытие привело к созданию нового метода заживления ран.
...
Напыляя через соответствующие маски несколько полимеров с различными функциональными группами, на подложке можно получить рисунок с различным химическим составом отдельных областей (рис. 9.9). Такие образцы имеют различную гидрофобность или гид-рофильность отдельных областей и, как следствие, способность осаждать клетки и белки (рис. 9.10). Пространственное изменение хими-
...
Рис. 9.11. Окрашенные актином нейроны, выращиваемые на напыленной с помощью маски поверхности. После выращивания в течение пяти часов наблюдается закрепление клеток (а); после одного дня видно направление роста нейронов (Ь).
...
Рис. 9.10. Изображение плазменно-напыленной поверхности аллилами-на/полиоктадиена, на которую с помощью маски вторично нанесли прямоугольные области толщиной 50 мкм.
...
Эксперименты с плазменно-напыленными полимерами с кислотной функциональностью показали, что на них высаживаются клетки кожи, но при наличии диабетической язвы клетки перемещаются в обратном направлении, с поверхности в область раны. Это открытие привело к созданию нового метода заживления ран.
...
Напыляя через соответствующие маски несколько полимеров с различными функциональными группами, на подложке можно получить рисунок с различным химическим составом отдельных областей (рис. 9.9). Такие образцы имеют различную гидрофобность или гид-рофильность отдельных областей и, как следствие, способность осаждать клетки и белки (рис. 9.10). Пространственное изменение хими-
...
Рис. 9.11. Окрашенные актином нейроны, выращиваемые на напыленной с помощью маски поверхности. После выращивания в течение пяти часов наблюдается закрепление клеток (а); после одного дня видно направление роста нейронов (Ь).
...
ческого состава поверхности является очень интересным направлением развития инженерии живых тканей. Например, напыленные азотсодержащие полимеры стимулируют осаждение нервных клеток и рост нейронов. Влияние химического состава поверхности на осаждение определенных клеток можно использовать для управления высаживанием нужных клеток в определенных областях. Пространственно-упорядоченные структуры нервных клеток создавались для направленной электростимуляции нейронов [20]. Выращивая нейроны в ограниченном объеме, можно исследовать их взаимодействие (рис. 9.11). А это, в свою очередь, позволяет регенерировать нейроны, ориентированные в нужном направлении.
...
Создание поверхностных рисунков с помощью плазменного напыления помогает получать объекты сложной трехмерной структуры [21], что позволяет, например, стимулировать рост множества клеток в нужных местах.
...
Биологическая модификация состоит в изменении поверхностных свойств материала при помощи нанесения ковалентно связанных биоактивных молекул, на которые реагирует окружающая среда на клеточном или молекулярном уровне [22]. Разработаны различные модели, позволяющие изучать влияние подложки на поведение клетки. Биоактивную поверхность создают, высаживая на подложку биологически активные лиганды естественного или синтетического происхождения. Они могут состоять из рецепторов клеточных мембран, антител, адгезионных пептидов, ферментов, клейких углеводов, лектина, мембранных липидов и компонентов матричных гликозаминогликанов [23].
...
Рис. 9.12. Модель с привитым на его поверхность пептидом, притягивающим определенный белок межклеточной матрицы, который, в свою очередь, притягивает некоторый элемент клетки.
...
ческого состава поверхности является очень интересным направлением развития инженерии живых тканей. Например, напыленные азотсодержащие полимеры стимулируют осаждение нервных клеток и рост нейронов. Влияние химического состава поверхности на осаждение определенных клеток можно использовать для управления высаживанием нужных клеток в определенных областях. Пространственно-упорядоченные структуры нервных клеток создавались для направленной электростимуляции нейронов [20]. Выращивая нейроны в ограниченном объеме, можно исследовать их взаимодействие (рис. 9.11). А это, в свою очередь, позволяет регенерировать нейроны, ориентированные в нужном направлении.
...
Создание поверхностных рисунков с помощью плазменного напыления помогает получать объекты сложной трехмерной структуры [21], что позволяет, например, стимулировать рост множества клеток в нужных местах.
...
Биологическая модификация состоит в изменении поверхностных свойств материала при помощи нанесения ковалентно связанных биоактивных молекул, на которые реагирует окружающая среда на клеточном или молекулярном уровне [22]. Разработаны различные модели, позволяющие изучать влияние подложки на поведение клетки. Биоактивную поверхность создают, высаживая на подложку биологически активные лиганды естественного или синтетического происхождения. Они могут состоять из рецепторов клеточных мембран, антител, адгезионных пептидов, ферментов, клейких углеводов, лектина, мембранных липидов и компонентов матричных гликозаминогликанов [23].
...
Рис. 9.12. Модель с привитым на его поверхность пептидом, притягивающим определенный белок межклеточной матрицы, который, в свою очередь, притягивает некоторый элемент клетки.
...
Глава 9. Интеллектуальные медицинские материалы
...
Для прививки лигандов необходимо выбрать подходящую подложку, поверхность которой можно модифицировать плазменным напылением. Такая поверхность должна содержать химически активные компоненты для закрепления биоактивных лигандов (рис. 9.12), выбор которых зависит от желательного поведения клетки.
...
Несмотря на стерильность современной хирургии, имплантаты часто вызывают бактериальную инфекцию. Белок фибриноген легко высаживается из плазмы на поверхность, где к нему присоединяются бактерии стафилококка или другие типы инфекции. Для предотвращения высаживания бактерий поверхность модифицировали фосфонированным полиуретаном [24]. Для этого в цепочку полиуретана был встроен ли-ганд фосфорилхолин. Кроме того, к полимерной смеси метилендифи-нилендиизоцианата с полиокситетраметиленом пришивались боковые группы глицерофосфорилхолина. Для бактерий эти материалы оказались значительно менее привлекательными.
...
Клетки кости имеют поверхностные рецепторы (интегрины), которые легко образуют связь с аргинин-глицин-аспартатными областями белков типа фибронектина и витронектина из внеклеточной матрицы. Для селективной адсорбции белка к биоматериалу можно привить короткую пептидную цепь, содержащую клеточный адгезив [25]. Исследования показали, что использование аргинин-глицин-аспартата значительно улучшает связь костных клеток и имплантата [22, 26, 27].
...
В настоящее время большинство искусственных кровеносных сосудов сделано из политетрафторэтилена (тефлона) или тканого полиэфира. В случаях, когда существует сильный поток крови (например, в аорте), эти материалы оказались вполне приемлемыми. Однако при малом потоке крови, когда диаметр кровеносного сосуда меньше 4 мм, эффективное сечение сосуда постепенно уменьшается, и через восемь лет оно снижается до 10% от исходного значения [28].
...
Механизмы взаимодействия лейкоцитов с клетками эндотелия, т.е. клетками стенки кровеносного сосуда, очень сложны. В частности, се-лектин приводит к вращению лейкоцитов, а интегрин - прилипанию к кровеносному сосуду (рис. 9.13). По этой причине один из потенциально наиболее эффективных методов создания гемосовместимого биоматериала, который инициирует высаживание на нем клеток эндотелия, -прививка к поверхности белка типа фибронектина или олигопептида.
...
Для прививки лигандов необходимо выбрать подходящую подложку, поверхность которой можно модифицировать плазменным напылением. Такая поверхность должна содержать химически активные компоненты для закрепления биоактивных лигандов (рис. 9.12), выбор которых зависит от желательного поведения клетки.
...
Несмотря на стерильность современной хирургии, имплантаты часто вызывают бактериальную инфекцию. Белок фибриноген легко высаживается из плазмы на поверхность, где к нему присоединяются бактерии стафилококка или другие типы инфекции. Для предотвращения высаживания бактерий поверхность модифицировали фосфонированным полиуретаном [24]. Для этого в цепочку полиуретана был встроен ли-ганд фосфорилхолин. Кроме того, к полимерной смеси метилендифи-нилендиизоцианата с полиокситетраметиленом пришивались боковые группы глицерофосфорилхолина. Для бактерий эти материалы оказались значительно менее привлекательными.
...
С этой целью был разработан так называемый карбодаимидный метод. Смесь поликарбонатуретана и полигидроксибутилакрилата обрабатывается бифункциональным карбоксилдихлоридом, в результате чего на поверхности появляется карбоксильная группа, на которую легко высаживаются пептиды [29]. Следующая стадия состоит в присоединении карбодаимидкарбоксила, после чего карбодиимидная группа замещается нуклеофильной аминной группой и образуется устойчивый ковалентно связанный пептид (рис. 9.14).
...
Травмы и болезни могут привести к потере живой ткани или утрате организмом способности исполнять некоторую функцию. Клиническое лечение в подобных случаях состоит в замене потерянной ткани или восстановлении утраченной функции с помощью ситетических биоматериалов и медицинских устройств. Для улучшения характеристик биоматериалов значительные усилия были направлены на выяснение взаимодействия биоматериала с живой тканью. В результате появились биоматериалы второго
...
С этой целью был разработан так называемый карбодаимидный метод. Смесь поликарбонатуретана и полигидроксибутилакрилата обрабатывается бифункциональным карбоксилдихлоридом, в результате чего на поверхности появляется карбоксильная группа, на которую легко высаживаются пептиды [29]. Следующая стадия состоит в присоединении карбодаимидкарбоксила, после чего карбодиимидная группа замещается нуклеофильной аминной группой и образуется устойчивый ковалентно связанный пептид (рис. 9.14).
...
Травмы и болезни могут привести к потере живой ткани или утрате организмом способности исполнять некоторую функцию. Клиническое лечение в подобных случаях состоит в замене потерянной ткани или восстановлении утраченной функции с помощью ситетических биоматериалов и медицинских устройств. Для улучшения характеристик биоматериалов значительные усилия были направлены на выяснение взаимодействия биоматериала с живой тканью. В результате появились биоматериалы второго
...
Глава 9. Интеллектуальные медицинские материалы
...
поколения, часто называемые биоактивными. Однако лучшим «материалом» для любого человеческого органа остается здоровая живая ткань. Новой философией разработки биоматериалов стала инженерия живых тканей. Она состоит в биологических и технических методах создания функциональных тканей, заменяющих или улучшающих работу больных и патологических частей организма. Практически эту идею реализуют путем выращивания живых клеток на биоматериале в присутствии биоактивных молекул. После этого живые клетки и производимую ими внеклеточную матрицу вместе с подложкой вводят в организм как единую клеточно-биоматериальную структуру. Из-за применения искусственных подложек инженерия живых тканей тесно связана с материаловедением. Термин «заменяющая медицина» был введен Клеменсом ван Блиттерсвийком (Нидерланды) для определения методов лечения, основанных на совместном использовании биоматериалов и выращенных живых тканей. Инженерия живых тканей является одной из наиболее быстро развивающихся областей науки. Журнал «Тайм» поместил специалистов по инженерии живых тканей в самом верху таблицы «лучших рабочих мест будущего». Особенность инженерии живых тканей состоит в совместной работе биологов, химиков и материаловедов. Интерес к ней подпитывается политикой заботы о здоровье пожилого населения, а также ожиданием огромного воздействия на методику клинического лечения различных болезней.
...
До сих пор в качестве подложки биоматериалов часто использовали биодеградирующие материалы типа полилактида. Их считали идеальными, поскольку желательно, чтобы после имплантации материал постепенно исчезал. До настоящего времени попытки усовершенствовать такие подложки практически не предпринимались, хотя некоторые продукты их распада могут подавлять рост и дифференцирование клеток. Одним из перспективных направлений исследований является разработка биологически модифицированных биоматериалов, поверхность которых несет некую информацию для живых клеток, взаимодействующих с этой поверхностью. Информация может состоять в определении того, где клетки должны и где не должны высаживаться, в определении их ориентации или дифференциации. Ожидается, что подобные разработки обеспечат биоинженерам широкий выбор подложек. Весьма вероятно, что появятся биоматериалы, поверхность которых будет содержать интеллектуальные биодеградирующие слои и биологически активные пептиды или лекарства. Такие работы ведутся, и уже есть примеры модификации поверхности для управления высаживанием определенных клеток. Используя поли(п-изопропилакриламид), Окано с соавторами [30] разработал биоматериал с термически активной поверхностью, которая при температуре выше 32°С гидрофобна, а ниже 32°С - гидрофильна. Таким образом, после роста клеток при температуре 37°С их можно удалить с поверхности, понизив температуру до 32°С. Это свойство, вероятно, будут использовать для снятия выращенной кожи с подложки перед перенесением на рану.
...
поколения, часто называемые биоактивными. Однако лучшим «материалом» для любого человеческого органа остается здоровая живая ткань. Новой философией разработки биоматериалов стала инженерия живых тканей. Она состоит в биологических и технических методах создания функциональных тканей, заменяющих или улучшающих работу больных и патологических частей организма. Практически эту идею реализуют путем выращивания живых клеток на биоматериале в присутствии биоактивных молекул. После этого живые клетки и производимую ими внеклеточную матрицу вместе с подложкой вводят в организм как единую клеточно-биоматериальную структуру. Из-за применения искусственных подложек инженерия живых тканей тесно связана с материаловедением. Термин «заменяющая медицина» был введен Клеменсом ван Блиттерсвийком (Нидерланды) для определения методов лечения, основанных на совместном использовании биоматериалов и выращенных живых тканей. Инженерия живых тканей является одной из наиболее быстро развивающихся областей науки. Журнал «Тайм» поместил специалистов по инженерии живых тканей в самом верху таблицы «лучших рабочих мест будущего». Особенность инженерии живых тканей состоит в совместной работе биологов, химиков и материаловедов. Интерес к ней подпитывается политикой заботы о здоровье пожилого населения, а также ожиданием огромного воздействия на методику клинического лечения различных болезней.
...
До сих пор в качестве подложки биоматериалов часто использовали биодеградирующие материалы типа полилактида. Их считали идеальными, поскольку желательно, чтобы после имплантации материал постепенно исчезал. До настоящего времени попытки усовершенствовать такие подложки практически не предпринимались, хотя некоторые продукты их распада могут подавлять рост и дифференцирование клеток. Одним из перспективных направлений исследований является разработка биологически модифицированных биоматериалов, поверхность которых несет некую информацию для живых клеток, взаимодействующих с этой поверхностью. Информация может состоять в определении того, где клетки должны и где не должны высаживаться, в определении их ориентации или дифференциации. Ожидается, что подобные разработки обеспечат биоинженерам широкий выбор подложек. Весьма вероятно, что появятся биоматериалы, поверхность которых будет содержать интеллектуальные биодеградирующие слои и биологически активные пептиды или лекарства. Такие работы ведутся, и уже есть примеры модификации поверхности для управления высаживанием определенных клеток. Используя поли(п-изопропилакриламид), Окано с соавторами [30] разработал биоматериал с термически активной поверхностью, которая при температуре выше 32°С гидрофобна, а ниже 32°С - гидрофильна. Таким образом, после роста клеток при температуре 37°С их можно удалить с поверхности, понизив температуру до 32°С. Это свойство, вероятно, будут использовать для снятия выращенной кожи с подложки перед перенесением на рану.
...
поколения, часто называемые биоактивными. Однако лучшим «материалом» для любого человеческого органа остается здоровая живая ткань. Новой философией разработки биоматериалов стала инженерия живых тканей. Она состоит в биологических и технических методах создания функциональных тканей, заменяющих или улучшающих работу больных и патологических частей организма. Практически эту идею реализуют путем выращивания живых клеток на биоматериале в присутствии биоактивных молекул. После этого живые клетки и производимую ими внеклеточную матрицу вместе с подложкой вводят в организм как единую клеточно-биоматериальную структуру. Из-за применения искусственных подложек инженерия живых тканей тесно связана с материаловедением. Термин «заменяющая медицина» был введен Клеменсом ван Блиттерсвийком (Нидерланды) для определения методов лечения, основанных на совместном использовании биоматериалов и выращенных живых тканей. Инженерия живых тканей является одной из наиболее быстро развивающихся областей науки. Журнал «Тайм» поместил специалистов по инженерии живых тканей в самом верху таблицы «лучших рабочих мест будущего». Особенность инженерии живых тканей состоит в совместной работе биологов, химиков и материаловедов. Интерес к ней подпитывается политикой заботы о здоровье пожилого населения, а также ожиданием огромного воздействия на методику клинического лечения различных болезней.
...
До сих пор в качестве подложки биоматериалов часто использовали биодеградирующие материалы типа полилактида. Их считали идеальными, поскольку желательно, чтобы после имплантации материал постепенно исчезал. До настоящего времени попытки усовершенствовать такие подложки практически не предпринимались, хотя некоторые продукты их распада могут подавлять рост и дифференцирование клеток. Одним из перспективных направлений исследований является разработка биологически модифицированных биоматериалов, поверхность которых несет некую информацию для живых клеток, взаимодействующих с этой поверхностью. Информация может состоять в определении того, где клетки должны и где не должны высаживаться, в определении их ориентации или дифференциации. Ожидается, что подобные разработки обеспечат биоинженерам широкий выбор подложек. Весьма вероятно, что появятся биоматериалы, поверхность которых будет содержать интеллектуальные биодеградирующие слои и биологически активные пептиды или лекарства. Такие работы ведутся, и уже есть примеры модификации поверхности для управления высаживанием определенных клеток. Используя поли(п-изопропилакриламид), Окано с соавторами [30] разработал биоматериал с термически активной поверхностью, которая при температуре выше 32°С гидрофобна, а ниже 32°С - гидрофильна. Таким образом, после роста клеток при температуре 37°С их можно удалить с поверхности, понизив температуру до 32°С. Это свойство, вероятно, будут использовать для снятия выращенной кожи с подложки перед перенесением на рану.
...
поколения, часто называемые биоактивными. Однако лучшим «материалом» для любого человеческого органа остается здоровая живая ткань. Новой философией разработки биоматериалов стала инженерия живых тканей. Она состоит в биологических и технических методах создания функциональных тканей, заменяющих или улучшающих работу больных и патологических частей организма. Практически эту идею реализуют путем выращивания живых клеток на биоматериале в присутствии биоактивных молекул. После этого живые клетки и производимую ими внеклеточную матрицу вместе с подложкой вводят в организм как единую клеточно-биоматериальную структуру. Из-за применения искусственных подложек инженерия живых тканей тесно связана с материаловедением. Термин «заменяющая медицина» был введен Клеменсом ван Блиттерсвийком (Нидерланды) для определения методов лечения, основанных на совместном использовании биоматериалов и выращенных живых тканей. Инженерия живых тканей является одной из наиболее быстро развивающихся областей науки. Журнал «Тайм» поместил специалистов по инженерии живых тканей в самом верху таблицы «лучших рабочих мест будущего». Особенность инженерии живых тканей состоит в совместной работе биологов, химиков и материаловедов. Интерес к ней подпитывается политикой заботы о здоровье пожилого населения, а также ожиданием огромного воздействия на методику клинического лечения различных болезней.
...
До сих пор в качестве подложки биоматериалов часто использовали биодеградирующие материалы типа полилактида. Их считали идеальными, поскольку желательно, чтобы после имплантации материал постепенно исчезал. До настоящего времени попытки усовершенствовать такие подложки практически не предпринимались, хотя некоторые продукты их распада могут подавлять рост и дифференцирование клеток. Одним из перспективных направлений исследований является разработка биологически модифицированных биоматериалов, поверхность которых несет некую информацию для живых клеток, взаимодействующих с этой поверхностью. Информация может состоять в определении того, где клетки должны и где не должны высаживаться, в определении их ориентации или дифференциации. Ожидается, что подобные разработки обеспечат биоинженерам широкий выбор подложек. Весьма вероятно, что появятся биоматериалы, поверхность которых будет содержать интеллектуальные биодеградирующие слои и биологически активные пептиды или лекарства. Такие работы ведутся, и уже есть примеры модификации поверхности для управления высаживанием определенных клеток. Используя поли(п-изопропилакриламид), Окано с соавторами [30] разработал биоматериал с термически активной поверхностью, которая при температуре выше 32°С гидрофобна, а ниже 32°С - гидрофильна. Таким образом, после роста клеток при температуре 37°С их можно удалить с поверхности, понизив температуру до 32°С. Это свойство, вероятно, будут использовать для снятия выращенной кожи с подложки перед перенесением на рану.
...
Несмотря на прогресс в описанной области, создание истинно интеллектуальных подложек - это задача будущего. В настоящее время для выращивания определенных тканей не часто удается создать правильную морфологическую и биохимическую окружающую среду для высаживания клеток, их роста и дифференцирования. Для того чтобы использование биоинженерных тканей стало рутиной, необходимо дальнейшее развитие биоматериаловедения, биологии и медицины. В частности, необходим прогресс в технологии выращивания клеток (включая стволовые) и биокультур.
...
Традиционно основными требованиями, предъявляемыми к биоматериалам, были нетоксичность и высокая механическая прочность. Если сто лет назад биоматериалы развивались методом проб и ошибок, то в настоящее время принят более осторожный подход. Угроза судебных тяжб является сильнейшим средством устрашения производителей, предотвращающим «кавалерийский» подход к применению новых биоматериалов и медицинских устройств. Недостатком многих медицинских устройств является недостаточно длительный срок работы. Появление второго поколения биоактивных материалов не только улучшило медицинские устройства, но и изменило стратегию их развития. Современные исследования основаны на попытках получить желательную реакцию живой ткани на биоматериал. Такие разработки позволяют создать медицинские устройства, восстанавливающие или заменяющие больные ткани и органы. Сложность подобных работ состоит в изменении окружающей биологической среды при болезни, что затрудняет успешное оперативное вмешательство. Разработка новых медицинских устройств, биоматериалов и тканей, несомненно, будет играть все более важную роль в лечении болезней. Будущее развитие биоматериалов явится результатом совместных усилий материаловедов, биологов и врачей. Вероятно, новые биоматериалы будут сильно отличаться от биоматериалов прошлого. Они станут намного более интеллектуальными в том смысле, что будут взаимодействовать с биосредой, способствуя восстановлению физиологических функций организма и живых тканей. Окончательной целью лечения будет восстановление здоровой ткани и исчезновение остатков имплантированного биоматериала [31].
...
Глава 9. Интеллектуальные медицинские материалы
...
Существует несколько определений интеллектуального материала. Общим для них является то, что материал (или структура) способен ощущать внешнее воздействие и реагировать на него. Сложности связаны с тем, что имеется несколько масштабных уровней, на которых могут проявляться эти способности, каждый со своей возможностью реагирования. Определение интеллектуального материала подразумевает наличие сенсоров или поступление информации, возможной обработки сигналов и информации, принятия решения и, наконец, действия [1].
...
Основным элементом живых организмов является клетка, и уже на этом уровне организм способен реагировать на внешнее воздействие. Наиболее важным элементом передачи и обработки информации в клетке является мембрана.
...
Следует иметь в виду, что биологические организмы очень сложны, и поэтому примеры, иллюстрирующие работу их органов чувств, приходится выбирать с большой осторожностью. В клетке происходит большое количество жизненных процессов. Однако при выборе биологи-
...
ческой модели желательно иметь более простую систему, исполняющую преимущественно одну функцию, что типично для больших организмов, в которых клетки специализированы. В пределе, чувствительность рецепторов биообъекта ограничена квантовыми эффектами [2]. Поэтому в принципе к биосистемам желательно применять квантовый подход. Во многих случаях имеются специфические требования, предъявляемые к механизмам выделения, обработки и усиления сигнала рецеп-торных клеток. Чтобы выяснить принцип работы рецептора, необходимо знать биологические особенности организма. Принципы функционирования биообъектов гораздо сложнее созданных человеком изделий, и поэтому слепое копирование биологических механизмов является ошибкой. К сожалению, часто нам не удается выявить принципы работы многофункционального биоорганизма, и мы не понимаем принципов его работы.
...
Механические рецепторы членистоногих исследовались довольно внимательно, но до сих пор их искусственные аналоги используются не слишком часто. Механорецепторы насекомых состоят из кутикул,
...
Рис. 10.1. Схематическое изображение рецепторного волосика насекомого, иллюстрирующее его деформацию при изгибе [5].
...
ческой модели желательно иметь более простую систему, исполняющую преимущественно одну функцию, что типично для больших организмов, в которых клетки специализированы. В пределе, чувствительность рецепторов биообъекта ограничена квантовыми эффектами [2]. Поэтому в принципе к биосистемам желательно применять квантовый подход. Во многих случаях имеются специфические требования, предъявляемые к механизмам выделения, обработки и усиления сигнала рецеп-торных клеток. Чтобы выяснить принцип работы рецептора, необходимо знать биологические особенности организма. Принципы функционирования биообъектов гораздо сложнее созданных человеком изделий, и поэтому слепое копирование биологических механизмов является ошибкой. К сожалению, часто нам не удается выявить принципы работы многофункционального биоорганизма, и мы не понимаем принципов его работы.
...
Механические рецепторы членистоногих исследовались довольно внимательно, но до сих пор их искусственные аналоги используются не слишком часто. Механорецепторы насекомых состоят из кутикул,
...
Рис. 10.1. Схематическое изображение рецепторного волосика насекомого, иллюстрирующее его деформацию при изгибе [5].
...
10.2. Биоподражающие интеллектуальные устройства
...
Волос насекомого не похож на волос млекопитающих. Он представляет собой длинный полый сужающийся усеченный конус, состоящий из кутикулы (рис. 10.1) и установленного в гнездо из резилина, эластичной формы кутина,
...
Глава 10. Интеллектуальные структуры в природе
...
Трихоботрии (рис. 10.3) представляют собой довольно необычные волосы, чувствующие движение воздуха. На лапках взрослой особи паука cupiennius salei имеется 936 трихоботрии. Длина трихоботрии равна 100-1400 мкм, а диаметр в основании - 5-15 мкм. Многие из них согнуты в направлении тела. Похожие на перья поверхностные наросты увеличивают силу взаимодействия с воздухом без значительного увеличения массы и, как следствие, возрастает чувствительность рецептора. Обычно трихоботрии состоят из кластеров по 2-30 штук, причем их длина увеличивается по направлению к кончику лапки. В зависимости от длины резонансная частота их колебаний равна 40-600 Гц. Поскольку при увеличении длины волоса изменяется и чувствительность, объединение трихоботрии в группу позволяет получить информацию об интенсивности и частоте возмущающего воздействия, а в некоторых случаях и направлении на источник. Толщина граничного слоя колеблющегося воздуха у лапки изменяется от 2600 мкм при частоте 10 Гц до 600 мкм при 950 Гц, что близко к длине трихоботрии. В качестве рецепторов скорости короткие трихоботрии не хуже длинных, но имеют более высокую чувствительность для регистрации ускорения [9]. С помощью системы трихоботрии паук может обнаружить гудящую муху на расстоянии приблизительно 20 см [10]. Подобно трихоботриям, антенны мужских особей москитов являются датчиками звукового сигнала, но имеют больший размер и более высокую чувствительность. Антенна покрыта длинными щетинками, которые видны невооруженным глазом, и, в отличие от рецепторных волосиков, жестко соединена с ее основанием. В основании антенны имеется выпуклость (рис. 10.4), названная органом Джонстона, по имени открывшего ее ученого. Эта выпуклость содер-
...
Трихоботрии (рис. 10.3) представляют собой довольно необычные волосы, чувствующие движение воздуха. На лапках взрослой особи паука cupiennius salei имеется 936 трихоботрии. Длина трихоботрии равна 100-1400 мкм, а диаметр в основании - 5-15 мкм. Многие из них согнуты в направлении тела. Похожие на перья поверхностные наросты увеличивают силу взаимодействия с воздухом без значительного увеличения массы и, как следствие, возрастает чувствительность рецептора. Обычно трихоботрии состоят из кластеров по 2-30 штук, причем их длина увеличивается по направлению к кончику лапки. В зависимости от длины резонансная частота их колебаний равна 40-600 Гц. Поскольку при увеличении длины волоса изменяется и чувствительность, объединение трихоботрии в группу позволяет получить информацию об интенсивности и частоте возмущающего воздействия, а в некоторых случаях и направлении на источник. Толщина граничного слоя колеблющегося воздуха у лапки изменяется от 2600 мкм при частоте 10 Гц до 600 мкм при 950 Гц, что близко к длине трихоботрии. В качестве рецепторов скорости короткие трихоботрии не хуже длинных, но имеют более высокую чувствительность для регистрации ускорения [9]. С помощью системы трихоботрии паук может обнаружить гудящую муху на расстоянии приблизительно 20 см [10]. Подобно трихоботриям, антенны мужских особей москитов являются датчиками звукового сигнала, но имеют больший размер и более высокую чувствительность. Антенна покрыта длинными щетинками, которые видны невооруженным глазом, и, в отличие от рецепторных волосиков, жестко соединена с ее основанием. В основании антенны имеется выпуклость (рис. 10.4), названная органом Джонстона, по имени открывшего ее ученого. Эта выпуклость содер-
...
Трихоботрии (рис. 10.3) представляют собой довольно необычные волосы, чувствующие движение воздуха. На лапках взрослой особи паука cupiennius salei имеется 936 трихоботрии. Длина трихоботрии равна 100-1400 мкм, а диаметр в основании - 5-15 мкм. Многие из них согнуты в направлении тела. Похожие на перья поверхностные наросты увеличивают силу взаимодействия с воздухом без значительного увеличения массы и, как следствие, возрастает чувствительность рецептора. Обычно трихоботрии состоят из кластеров по 2-30 штук, причем их длина увеличивается по направлению к кончику лапки. В зависимости от длины резонансная частота их колебаний равна 40-600 Гц. Поскольку при увеличении длины волоса изменяется и чувствительность, объединение трихоботрии в группу позволяет получить информацию об интенсивности и частоте возмущающего воздействия, а в некоторых случаях и направлении на источник. Толщина граничного слоя колеблющегося воздуха у лапки изменяется от 2600 мкм при частоте 10 Гц до 600 мкм при 950 Гц, что близко к длине трихоботрии. В качестве рецепторов скорости короткие трихоботрии не хуже длинных, но имеют более высокую чувствительность для регистрации ускорения [9]. С помощью системы трихоботрии паук может обнаружить гудящую муху на расстоянии приблизительно 20 см [10]. Подобно трихоботриям, антенны мужских особей москитов являются датчиками звукового сигнала, но имеют больший размер и более высокую чувствительность. Антенна покрыта длинными щетинками, которые видны невооруженным глазом, и, в отличие от рецепторных волосиков, жестко соединена с ее основанием. В основании антенны имеется выпуклость (рис. 10.4), названная органом Джонстона, по имени открывшего ее ученого. Эта выпуклость содер-
...
Колоколообразный орган является сенсором деформации. Он представляет собой отверстие в кутикуле, закрытое
...
как показано на рис. 10.5. Этот орган позволяет насекомому измерять смещение в плоскости кутикулы за счет ее податливости. Отверстие в кутикуле увеличивает деформацию и приводит к ее движению вверх или вниз. Таким образом, появляется деформация в перпендикулярном направлении, которая
...
Глава 10. Интеллектуальные структуры в природе
...
измеряется клеткой, находящейся на эпидерме кутикулы. Колоколооб-разный орган размещается в области максимальной нагрузки, где наиболее вероятно разрушение крыла или лапки. Таким образом, у насекомого ослаблены области, которые, казалось бы, требуют усиления. Эта страннность указывает на то, что мы столкнулись с чем-то интересным. Разрушение происходит, когда деформация достигает некоторого значения, являющегося характеристикой материала. Коэффициент концентрации напряжения вблизи отверстия характеризует величину вызываемого им снижения прочности. Влияние кол околообразного органа моделировали при помощи ряда отверстий в пластине из композиционного материала [13]. Отверстия высверливали (в результате чего волокна были разрушены) или получали в процессе формования композита (в этом случае волокна изгибались и оставались целыми). Получали как круглые, так и эллипсообразные отверстия, как показано на рис. 10.6. Концентрация напряжения максимальна вблизи края отверстия в плоскости симметрии, перпендикулярной оси растяжения. Исключением является случай формованного (несверленого) эллиптического отверстия, ориентированного вдоль оси нагружения. В этом случае концентрация напряжения максимальна на главной оси эллипса. Вблизи сверленых отверстий концентрация напряжения выше, чем в случае несверленых отверстий. Худшим случаем является эллиптическое сверленое отверстие, ориентированное перпендикулярно направлению нагружения. В этом случае коэффициент концентрации напряжения равен примерно четырем. В формованном несверленом композите концентрация напряжения приблизительно в полтора раза ниже, чем в сверленом. Распределение напряжения в случае несверленых отверстий также более однородное, чем в случае сверленых отверстий.
...
Рис. 10.6. Модель для вычисления методом конечных элементов напряжения вблизи овального отверстия, высверленного в пластине из волокнистого композиционного материала (а) и впрессованного в пластину (Ь). Волокна и нагружающая сила направлены вдоль главной оси овала [14].
...
измеряется клеткой, находящейся на эпидерме кутикулы. Колоколооб-разный орган размещается в области максимальной нагрузки, где наиболее вероятно разрушение крыла или лапки. Таким образом, у насекомого ослаблены области, которые, казалось бы, требуют усиления. Эта страннность указывает на то, что мы столкнулись с чем-то интересным. Разрушение происходит, когда деформация достигает некоторого значения, являющегося характеристикой материала. Коэффициент концентрации напряжения вблизи отверстия характеризует величину вызываемого им снижения прочности. Влияние кол околообразного органа моделировали при помощи ряда отверстий в пластине из композиционного материала [13]. Отверстия высверливали (в результате чего волокна были разрушены) или получали в процессе формования композита (в этом случае волокна изгибались и оставались целыми). Получали как круглые, так и эллипсообразные отверстия, как показано на рис. 10.6. Концентрация напряжения максимальна вблизи края отверстия в плоскости симметрии, перпендикулярной оси растяжения. Исключением является случай формованного (несверленого) эллиптического отверстия, ориентированного вдоль оси нагружения. В этом случае концентрация напряжения максимальна на главной оси эллипса. Вблизи сверленых отверстий концентрация напряжения выше, чем в случае несверленых отверстий. Худшим случаем является эллиптическое сверленое отверстие, ориентированное перпендикулярно направлению нагружения. В этом случае коэффициент концентрации напряжения равен примерно четырем. В формованном несверленом композите концентрация напряжения приблизительно в полтора раза ниже, чем в сверленом. Распределение напряжения в случае несверленых отверстий также более однородное, чем в случае сверленых отверстий.
...
Рис. 10.6. Модель для вычисления методом конечных элементов напряжения вблизи овального отверстия, высверленного в пластине из волокнистого композиционного материала (а) и впрессованного в пластину (Ь). Волокна и нагружающая сила направлены вдоль главной оси овала [14].
...
измеряется клеткой, находящейся на эпидерме кутикулы. Колоколооб-разный орган размещается в области максимальной нагрузки, где наиболее вероятно разрушение крыла или лапки. Таким образом, у насекомого ослаблены области, которые, казалось бы, требуют усиления. Эта страннность указывает на то, что мы столкнулись с чем-то интересным. Разрушение происходит, когда деформация достигает некоторого значения, являющегося характеристикой материала. Коэффициент концентрации напряжения вблизи отверстия характеризует величину вызываемого им снижения прочности. Влияние кол околообразного органа моделировали при помощи ряда отверстий в пластине из композиционного материала [13]. Отверстия высверливали (в результате чего волокна были разрушены) или получали в процессе формования композита (в этом случае волокна изгибались и оставались целыми). Получали как круглые, так и эллипсообразные отверстия, как показано на рис. 10.6. Концентрация напряжения максимальна вблизи края отверстия в плоскости симметрии, перпендикулярной оси растяжения. Исключением является случай формованного (несверленого) эллиптического отверстия, ориентированного вдоль оси нагружения. В этом случае концентрация напряжения максимальна на главной оси эллипса. Вблизи сверленых отверстий концентрация напряжения выше, чем в случае несверленых отверстий. Худшим случаем является эллиптическое сверленое отверстие, ориентированное перпендикулярно направлению нагружения. В этом случае коэффициент концентрации напряжения равен примерно четырем. В формованном несверленом композите концентрация напряжения приблизительно в полтора раза ниже, чем в сверленом. Распределение напряжения в случае несверленых отверстий также более однородное, чем в случае сверленых отверстий.
...
Рис. 10.6. Модель для вычисления методом конечных элементов напряжения вблизи овального отверстия, высверленного в пластине из волокнистого композиционного материала (а) и впрессованного в пластину (Ь). Волокна и нагружающая сила направлены вдоль главной оси овала [14].
...
измеряется клеткой, находящейся на эпидерме кутикулы. Колоколооб-разный орган размещается в области максимальной нагрузки, где наиболее вероятно разрушение крыла или лапки. Таким образом, у насекомого ослаблены области, которые, казалось бы, требуют усиления. Эта страннность указывает на то, что мы столкнулись с чем-то интересным. Разрушение происходит, когда деформация достигает некоторого значения, являющегося характеристикой материала. Коэффициент концентрации напряжения вблизи отверстия характеризует величину вызываемого им снижения прочности. Влияние кол околообразного органа моделировали при помощи ряда отверстий в пластине из композиционного материала [13]. Отверстия высверливали (в результате чего волокна были разрушены) или получали в процессе формования композита (в этом случае волокна изгибались и оставались целыми). Получали как круглые, так и эллипсообразные отверстия, как показано на рис. 10.6. Концентрация напряжения максимальна вблизи края отверстия в плоскости симметрии, перпендикулярной оси растяжения. Исключением является случай формованного (несверленого) эллиптического отверстия, ориентированного вдоль оси нагружения. В этом случае концентрация напряжения максимальна на главной оси эллипса. Вблизи сверленых отверстий концентрация напряжения выше, чем в случае несверленых отверстий. Худшим случаем является эллиптическое сверленое отверстие, ориентированное перпендикулярно направлению нагружения. В этом случае коэффициент концентрации напряжения равен примерно четырем. В формованном несверленом композите концентрация напряжения приблизительно в полтора раза ниже, чем в сверленом. Распределение напряжения в случае несверленых отверстий также более однородное, чем в случае сверленых отверстий.
...
Рис. 10.6. Модель для вычисления методом конечных элементов напряжения вблизи овального отверстия, высверленного в пластине из волокнистого композиционного материала (а) и впрессованного в пластину (Ь). Волокна и нагружающая сила направлены вдоль главной оси овала [14].
...
10.2. Биоподражающие интеллектуальные устройства
...

Наплавка и напыление
Термическая обработка сплавов: Справочник
Цветные металлы и сплавы: Справочник
Новые интеллектуальные материалы и конструкции. Свойства и применение
Индукционная наплавка твердых сплавов
Ультразвуковая дефектоскопия: Справ. пособие
Процессы цементации в цветной металлургии

"Сварка-ЛИБ" - Техническая библиотека сварщика | Сварка, термообработка, материалы, металлы и сплавы

admin

Новые интеллектуальные материалы и конструкции. Свойства и применение