ajax loader

О группе

Дорогие студенты и молодые учёные!

Мы, научно-исследовательский Центр “Физическое материаловедение и композитные материалы” исследовательской школы химических и биомедицинских технологий (ИШХБМТ), набираем в свою успешную команду активных, мотивированных к достижению высоких научных результатов бакалавров и магистрантов разных курсов с высоким уровнем владения английским языком, готовых посвятить себя научному процессу с перспективой поступления в аспирантуру ТПУ.

Проявившие себя студенты будут иметь возможность официального трудоустройства.

В рамках нашего Центра развиваются следующие перспективные междисциплинарные направления:
1. Разработка и исследование новых биодеградируемых композитных материалов для восстановления костных дефектов, кожного покрова и т.д.
2. Разработка технологий модифицирования/функционализации материалов и покрытий, в частности, полученных аддитивными способами (трехмерная печать), с использованием физических и/или химических методов.
3. Моделирование пьезоэлектрических свойств гибридных пьезоматериалов с использованием ANSYSи COMSOL.
4. Моделирование с использованием первых принципов (Density functional theory, DFT) физико-химических процессов структуро- и фазообразования различных материалов.
5. Исследование новых типов пьезоэлектрических ультратонких покрытий, полученных методом высокочастотного магнетронного распыления.
6. Исследование способов адресной доставки лекарств (drug delivery) с помощью новых типов композитных полиэлектролитных микрокапсул.

Все интересующие вас вопросы и резюме можно направить по e-mail: rsurmenev@mail.ru (Сурменев Роман Анатольевич, к.ф.-м.н., директор Центра) или e_chudinova93@mail.ru (Чудинова Екатерина Александровна)
Our Team

Результаты

Награды

Статьи

Патенты

Области исследований

ВЧ распыление

ВЧ распыление

Одним из направлений исследований нашей группы является изучение фундаментальных принципов процесса ВЧ-магнетронного напыления кальций фосфатных покрытий, который используется в качестве подходя для повышения биосовместимости металлических и полимерных материалов, применяемых в регенеративной медицине.

Учитывая современную тенденцию увеличения продолжительности жизни населения, наличие новых эффективных методов и материалов для реконструкции дефектов костей является одной из важнейших проблем травматологии и ортопедии, челюстно-лицевой хирургии и стоматологии. Чтобы оптимально решить эту задачу в любой, даже самой сложной клинической ситуации, доктору необходимо иметь в арсенале несколько различных имплантационных систем, что позволяет подобрать каждому пациенту свой «индивидуальный» имплантат.

Согласно современным взглядам, взаимодействие между имплантатом и организмом протекает по типу агрессии. Имплантат вторгается в организм, который в свою очередь воспринимает его как инородное тело и пытается избавиться от него. Вопрос биологической совместимости имплантатов решается путем создания необходимого интерфейса между поверхностью конструкции и тканью. Наибольший практический интерес для решения задач медицинского материаловедения вызывают кальций-фосфаты (CaP), относящиеся к группе естественных метаболитов кости, иными словами, стимулирующие процессы костеобразования. В качестве материала, используемого для получения биоактивного покрытия на поверхности имплантатов, наибольшее распространение получил гидроксиапатит Ca10(PO4)6(OH)2 (ГА), являющийся аналогом костной ткани со стехиометрическим отношением Ca/P=1,67.

Для создания тонких функционально-градиентных покрытий на основе ГА используется метод высокочастотного (ВЧ) магнетронного распыления. Метод позволяет с большой эффективностью использовать материал катода и, управляя режимами напыления, формировать покрытия с заранее заданными свойствами, позволяющими повысить эксплуатационные характеристики медицинских имплантатов, в том числе со сложной геометрией. Кроме того, с целью придания CaP покрытиям дополнительных функциональных свойств, ведутся исследования в направлении модифицирования ГА дополнительными элементами. Например, для создания покрытий, проявляющих биоактивные и антибактериальные свойства, в качестве добавки используется серебро. Согласно имеющимся данным, серебро обладает выраженным антибактериальным действием как против грамм-позитивных, так и против грамм-негативных форм микроорганизмов. Модифицирование ГА ионами кремния приводит к увеличению скорости резорбции покрытия и образованию костной ткани на ранних стадиях эксплуатации имплантата.
В настоящее время нет достоверной информации о механизмах роста CaP покрытия из ВЧ-магнетронной плазмы. Как правило, исследователи сосредоточены только на управление параметрами процесса с целью оптимизации свойств покрытий, основываясь на результатах биологических экспериментов без изучения механизмов роста. В то время как фундаментальное понимание процессов, происходящих в плазме, является ключевым для дальнейшего повышения эффективности используемого метода. Это требует подробного описания различных процессов, происходящих на уровне субстрата и детальной характеристики свойств тонких пленок. Понимание взаимосвязей между характеристиками магнетронной плазмы и внутренними структурными и композиционными свойствами CaP пленок позволит углубить представление о фундаментальных основах формирования биосовместимых покрытий методом ВЧ-магентронного распыления с уникальными свойствами для практического медицинского применения.

Подробнее
Аддитивные технологии

Аддитивные технологии

Создание персонализированных имплантатов с индивидуальной формой для каждого пациента – это новый шаг в развитии биомедицины. Возможность моделирования имплантатов любой формы и размеров, функциональность компонентов и свойств, соотношение цены и качества в производстве разовой или небольшой серии продуктов – все эти преимущества завоевали аддитивные технологии (АТ) или более известные как технологии 3-Д печати.

В своей работе мы используем один из наиболее совершенных среди технологий трехмерной печати – метод электронно-лучевого плавления, включающий в себя послойное нанесение рабочего материала и его плавление под действием электронного пучка. Металлические имплантаты, изготовленные таким образом, могут также успешно повторить сложную микроструктуру костей, что позволяет улучшить процесс интеграции имплантата и его долгосрочную стабильность в организме.

Рабочим материалом для электронно-лучевого плавления в нашем случае служат порошки
титанового сплава Ti6Al4V, широко применяемого в биомедицине для замены дисфункциональных твердых тканей благодаря высокой прочности, легкости, хорошей биосовместимости и устойчивости к коррозии. Однако мы стремимся к созданию еще более улучшенной биосовместимости поверхности, путем напыления биоактивных кальцийфосфатных покрытий и осаждения антибактериальных наночастиц серебра. Данные способы модификации уже зарекомендовали себя в области плазменных технологий и коллоидной химии.

К настоящему моменту нами уже проводятся экспериментальные и теоретические исследования свойств получаемых модифицированных поверхностей, включающие исследование механизмов смачивания поверхности биокомпозитов, влияние пористости и химического состава поверхности на гистерезис смачивания, поверхностную энергию, влияние структуры, химического и фазового состава и параметров шероховатости на физико-механические свойства (микротвердость, модуль Юнга) биокомпозитов.

Подробнее
Магниевые имплантаты

Магниевые имплантаты

В настоящее время изучение магниевых сплавов является актуальным и перспективным для применения в качестве материалов в современной имплантологии. Сплавы магния обладают широким рядом свойств для данных целей, таких как: модуль Юнга близкий к свойствам человеческой кости (≈40 Гпа), отсутствие токсического влияния на организм, биодеградация, кроме того магний является естественным элементом метаболизма человека. Благодаря обладанию механических свойств близким к человеческой кости, магний позволяет устранять последствия экранирования напряжения, что способствует улучшенной биосовместимости имплантата с костной тканью. Однако у магниевых имплантатов низкая коррозийная устойчивость в хлоридсодержащей среде организма. И в данном случае имплантаты преждевременно теряют свои механические свойства, до наступления полного восстановления костного перелома.

В связи с данной проблемой, активно ведутся исследования по улучшению коррозионной стойкости магниевых сплавов, путем добавления легирующих элементов, создания защитных покрытий и т.д. Создание антикоррозионного, кальцийсодержащего защитного покрытия на магниевом сплаве один из перспективных методов улучшения коррозионной стойкости магниевых сплавов. Данное сочетание позволяет получить максимальную биосовместимость имплантата с костной тканью, и увеличения коррозийной стойкости на несколько порядков.

Подробнее

Наша команда

Новости

Зачастую маленький город может иметь очень важное стратегическое значение не только для развития своей страны, но и мира. Именно таким оказался шведский городок Эстерсунд, где проходил стажировку наш аспирант-Дмитрий Храпов. Всё самое интересное читайте ниже👇

Что вы знаете про Швецию? Что я знал про Швецию?
Многие слышали имена блогера PewDiePie (Felix Kjellberg) и фитоняшки Anna Nystrom. Наверняка, вы когда-то с содроганием узнали про сюрстрёмминг. Но что ещё?
Шведские железорудные месторождения относятся к богатейшим в мире как по концентрации запасов руды, так и по содержанию в ней металла. Сами посудите:
Yngwie Johann Malmsteen, Amon Amarth, Arch Enemy, Avatar, Marduk, Bathory, Candlemass, Lustre, Dark Tranquillity, In Flames, Ghost, Lost Horizon, Sabaton, Deathstars, HammerFall, Pain/ Hypocrisy, Tiamat, Therion, Hardcore Superstar.
Лёгкие металлы также представлены: Europe, Roxette.
И я оказался в Швеции из-за металла. Точнее, в Центральношведском университете города Эстерсунд, в котором находится одна из 5 лабораторий в мире, сертифицированных для получения новых сплавов одним из главных способов аддитивного производства — электронно-лучевым плавением. Появлению новых сплавов предшествовал месяц слесарных трудов в Исследовательском центре спортивных технологий, в котором создают орудия побед не только для обычных спортсменов, но и для паралимпийцев, что очень близко тематике моего исследования.
Существование такого сильного исследовательского центра в городе, с населением всего в 40 тысяч человек, что отстоит от северного полярного круга на 500 километров крепко связан с двумя фактами: недалеко от Эстерсунда находится горнолыжный курорт Оре, а в самом Эстерсунде находится National Swedish Biathlon Arena, на которой, кстати, 7 марта 2019 года начнётся Чемпионат мира по биатлону.

Похожее изображение

еще

«Нет ничего невозможного» и в этом абсолютно убеждена наш аспирант, без пяти минут кандидат физико-математических наук, Ирина Грубова. Скорее читаем ее интересную историю, длинною в 5 лет

Недостаточно лишь понять задачу, необходимо желание решить её. Без сильного желания решить трудную задачу невозможно, но при наличии такового возможно. Где есть желание, найдётся путь!

Дьёрдь Пойа

Дорогой читатель, я начала свой пост с высказывания Дьёрдь Пойа, потому что именно оно часто помогает мне по жизни, и надеюсь, что ты запомнишь и прочувствуешь его также, как и я, и ни на минуту не будешь сомневаться в силе своей мысли.

В этом посте я хочу рассказать Вам о своём опыте научной работы в Бельгии, непосредственно в Университете Антверпена и немного о самой жизни в той самой Бельгии. В начале аспирантуры, мой научный руководитель, Сурменев Роман Анатольевич, предложил мне написать проект на финансирование научной командировки для проведения исследований в группе PLASMANT , Университет Антверпена, Антверпен, Бельгия. Данная научная группа является одной из лидеров по моделированию плазмы. На тот момент моделировать я совершенно не умела, но интерес к данной теме всегда был. Мне повезло и мой проект поддержали, в 2013 году я полетела на стажировку в Антверпен. Было очень сложно, те три месяца я до сих пор часто вспоминаю. Проект был с маленьким финансированием, приходилось ходить пешком, Бельгия страна не из дешёвых. Мяса я не ела, забыла, как оно выглядит. Но это было не самое трудное, самое сложное для меня было вникнуть в аспекты метода, который я собиралась использовать для своего исследования. Я всегда мыслила немного не так, я задавала вопросы на будущее и не получала ответ. Но мне очень повезло, ведь группа PLASMANT, одна из тех групп, в которой царит дружественная обстановка, помощь можно попросить у любого и каждого, если кто-то не знает, как помочь, он просто поддержит словом. В группе PLASMANT принято держать двери офиса отрытыми, чтобы коллеги могли в любой момент спросить или попросить что-нибудь. Я не видела никогда ранее, чтобы вся научная группа собиралась и дружно шла в столовую на ланч. Кто брал еду с собой всегда обходил офисы и предлагал присоединиться к нему на кухне. Всё это при условии, что группа немаленькая, больше 20 человек. В итоге и мне коллеги помогли осознать мою основную ошибку, я не решала задачи последовательно, и это очень тормозило исследование. Мою работу в группе PLASMANT курировал доктор Эрик Нейтс, очень оптимистичный человек. Позже он стал моим вторым научным руководителем, так как после стажировки было принято решение подписать соглашение о совместном научном руководстве диссертационным исследованием. После подписания данного соглашения я ещё не раз ездила в Антверпен в командировку. Самая долгосрочная командировка, которая продлилась полгода, позволила мне понять Фландрию и полюбить её. Данная часть Бельгии очень отличается от Валлонии. Мне повезло встретить там только хороших, добрых и очень отзывчивых людей. Отсутствие знаний нидерландского языка меня нисколько не удручало, т.к. практически все от мала до велика прекрасно владеют английским языком, и с удовольствием на нём разговаривают. В кино и по телевидению все передачи и фильмы идут в оригинале, нидерландские титры внизу экрана. Возможность ездить на велосипеде окрыляла меня, я фанат байка. В городе Антверпене очень часто проводят марафоны, люди готовятся к ним круглый год, бегают утром и вечером. Архитектура несомненно привлекает внимание, самый, по моему мнению, красивый ж/д вокзал находится именно в Антверпене, его даже в сериале “Пуаро” снимали.
Антверпен знаменит своим портом и алмазами, модными кутюрье и дизайнерами. За полгода жизни в Бельгии я ни разу не чувствовала себя чужой. В Антверпене есть прекрасный зоопарк, в котором не мучают животных, а помогают им, и изучают их. Ещё в Антверпене есть институт тропической медицины, который является одним из ведущих институтов мира для обучения, проведения научных исследований в области тропической медицины и здравоохранения в развивающихся странах.
Сейчас я нахожусь в шаге от защиты диссертационного исследования, я вспоминаю свой путь в аспирантуре с теплом, были и ошибки, но их было гораздо меньше, чем правильных решений! Путешествуйте и помните, если вы хотите быть более успешными в своей работе и изменить этот мир к лучшему, вам нужно получить опыт работы в разных образовательных системах и научных группах, а также общаться с разными людьми.

еще

Главное в жизни — не бояться ошибок, пробовать и сохранять уверенность, даже когда внутренние ощущения говорят об обратном. Об этом и о впечатлениях от первой стажировки нашей студентки — Оксаны Мишуковой, в Университете Ланкастера, читайте ниже

Стажировка в английском городе Ланкастере стала для меня первой и я очень ее ждала. Было страшно, было боязно, я запуталась в английских словах на таможне в аэропорту, запуталась при покупке билета на поезд, но, о, боже! Это же Англия — страна Гарри Поттера, Биг Бена и Битлз.
Город Ланкастер оказался маленьким и совершенно средневековым. Полностью высеченный из камня, увитого плющом, с замком возвышающимся на холме, он к тому же стоял на море, которое было грозным и хмурым. Атмосфера может показаться мрачной, но я думаю это именно тот самый английский дух, про который мы так часто слышим.
После того как я в первый день увидела город, я решила что университет Ланкастера окажется таким же каменным и чопорным. Однако оказалось, что это большой и удобный кампус, загадочные и красивые корпуса и современное оборудование. А еще — бесконечно число маленьких и уютных местечек, где ты можешь сидеть, отдыхать и читать литературу для своих исследований.
В начале всегда сложно, а когда не имеешь какого-то подобного зарубежного опыта — сложнее вдвойне, однако безумно отзывчивые коллеги из Ланкастерского университета старались как могли помочь мне освоиться и продвинуться в моих исследованиях моей первой стажировки, за что я им безгранично благодарна.
Подводя итог моей поездки я думаю самое важное что я вынесла — это не бояться, учиться чему не знаешь и стремиться сделать все, что ты можешь в данной ситуации. Конечно не всегда все получается с первого раза, однако опыт, который ты получаешь — бесценен.

еще

Контакная информация

Ваше имя (обязательно)

Ваш e-mail (обязательно)

Тема

Сообщение

Национальный исследовательский Томский политехнический университет

Адрес : Россия, 634021, Томск, Проспект Ленина 43
Владелец : Сурменев Роман Анатольевич, к.ф.-м.н. Телефон : 8(3822) 563-451 Мобильный телефон : +7 903 953 09 69