| 1 |
3 декабря 2015 г.-31 декабря 2016 г. |
Резорбируемые ячеистые композиты полимер/фосфат кальция с усиленными остеоиндуктивными свойствами для создания тканеинженерных конструкций |
| Результаты этапа: Были синтезированы исходные фосфатные порошки, получены полимерные
корды, наполненные ТКФ, проведены эксперименты по печати полимерами, как
наполненными ТКФ, так и ненаполненными, проведена предварительная обработка
отпечатанных моделей композитов в растворах 1*SBF и 5*SBF для получения прототипов
с развитой модифицированной поверхностью.
За отчетный период 2015-2016 гг. все работы выполнены в срок и в
полном объеме. Получены абсолютно новые прототипы костного имплантата, как по
составу материала, функциональным свойствам, так и по методике его получения.
Присутствие на поверхности биокомпозитов КГА представляется особенно интересным,
т.к. помимо создания рельефа и существенного улучшения гидрофильности поверхности
эти фосфаты будут обладать высокой адсорбционной емкость по отношению к
специфическим белкам типа ВМР, стимулирующим остеосинтез. |
| 2 |
6 декабря 2016 г.-31 декабря 2017 г. |
Резорбируемые ячеистые композиты полимер/фосфат кальция с усиленными остеоиндуктивными свойствами для создания тканеинженерных конструкций |
| Результаты этапа: В соответствии с общим планом работ по проекту (2015-2017 г.) были достигнуты следующие итоговые результаты:
1) Были синтезированы порошки трикальциевых фосфатов (ТКФ) с частицами различного размера, пригодные для наполнения полимерных кордов, предназначенных для термоэкструзионной 3D-печати.
2) Отработана методика наполнения полимеров поликапролактона (ПКЛ), полилактида (ПЛА) фосфатами ТКФ, заключающаяся в суспендировании порошка ТКФ в расплаве полимера и последующей многократной экструзией.
3) Оптимизированы технологические параметры термоэкструзии для получения композитных кордов ТКФ/Полимер (поликапролактон (ПКЛ), полилактид (ПЛА)).
4) Впервые были сформированы высоконаполненные композитные корды β-ТКФ/ПКЛ (со степенью заполнения до 70 вес.% в случае ПКЛ и 50% в случае ПЛА).
5) Методом термоэкструзионной 3D-печати были изготовлены высокопроницаемые макропористые имплантаты с двумя типами специальной архитектурой для костной пластики – простейшая решетчатая структура с квадратными решетками и структура Кельвина.
6) Поверхность полимерных каркасов была модифицирована за счет выдерживания в искусственной межтканевой жидкости 1•SBF, 5•SBF в течение 1, 3, 7 дней при температуре 36,6°С с образованием тонкого слоя карбонатгидроксиапатита (КГА) для создания рельефа, а, следовательно, и существенного улучшения гидрофильности поверхности образцов и увеличения их адсорбционной емкости в отношении белков.
7) Отпечатанные модели наполненного полилактида были дополнительно обработаны для получения имплантата с развитой модифицированной поверхностью: а) в растворе суспензий поливинилового спирта ПВС, обладающих «клеящими» свойствами, что повысило адгезию к слою КГА с сохранением надлежащей поровой архитектуры; б) вымачиванием обработанных поливиниловым спиртом 3D моделей в растворах искусственной межтканевой жидкости (5•SBF) с целью покрытия КГА: выявлены оптимальные условия обработки – концентрация ПВС и времени обработки (1-3 дня) в 5•SBF; в) исследована теоретическая адсорбционная способность к специфическим модельным белкам (на примере альбумина) поверхности 3D конструкций (до обработки, после обработки поверхности); г) проведена обработка трехмерных моделей по реакции цементирования с образованием резорбируемой брушитовой фазы, что создало гидрофильное покрытиеи улучшило механические характеристики.
8) Проведены механические испытания макропористых композиционных прототипов имплантатов. Для макропористых композитов ТКФ/ПЛА с увеличением степени наполнения происходит переход от упруго-пластичного к упругому поведению, связанному со значительным уменьшением предельной пластической деформации, и изменении характера разрушения на хрупкое; при этом предельное напряжение прочности изменяется незначительно при увеличении доли ТКФ с 20 до 50 %. Композиты со структурой Кельвина, заполненные брушитным цементом, демонстрируют предельные напряжения при сжатии до 13 МПа и деформацию в пластической области до 5%, что делает их механически совместимыми с трабекулярной костной тканью.
9) Образцы подготовлены к медико-биологическим испытаниям. |
