ИСТИНА

Полимерные материалы со свойствами биорезорбции широко используются в различных областях медицины и фармацевтики для изготовления хирургических шовных материалов, кава-фильтров, средств доставки лекарственных препаратов. В последнее десятилетие крепежные изделия на основе полимерных материалов ограниченно применяются в травматологии, например при переломах кистей и стоп, а также с целью замещения костных дефектов [1]. Использование имплантатов является эффективным инструментом для восстановления нормального функционирования поврежденного органа. Свойства изделий из полимерных композиционных материалов, в частности механические характеристики, зависят от состава композиционного материала, а также способа получения изделий. Синхротронное излучение – это универсальный исследовательский инструмент, позволяющий реализовать широкий набор высокочувствительных рентгеновских методов. Методом широкоуглового рентгеноструктурного анализа с использованием источника синхротронного излучения НИЦ «Курчатовский институт» была изучена надмолекулярная структура изделий из полилактида, наполненных гидроксиапатитом. Степень кристалличности, рассчитанная по отношению интегральной интенсивности кристаллических рефлексов и аморфного гало, достигает 41 и 54% для степеней наполнения 5 и 20 вес.%, соответственно, что согласуется с данными дифференциальной сканирующей калориметрии, а размер кристаллитов уменьшается с 7,4 нм до 6 нм для плоскостей 200/110. Следует заметить, что середина изделия остается аморфной даже при степени наполнения в 20 вес.%. Скорость резорбции имплантата для тканевой инженерии во многом определяется надмолекулярной структурой полимерного материала, которая может изменяться в ходе деградации. Была изучена эволюция структуры и упругих свойств полимеров на основе L,L-лактида, D,L-лактида и ε-капролактона при деградации in vitro [2]. Уменьшение молекулярной массы поли(L-лактида) и поли(D,L-лактида) при деградации сопровождается формированием пустот в объеме. Как для образцов PCL, так и для образцов PLCL наблюдалось увеличение скорости звука. Из-за низкой температуры стеклования поликапролактон рекристаллизуется, что подтверждается данными рентгеноструктурного анализа. Рекристаллизация приводит к увеличению продольной скорости звука в с 1,90 до 2,03 км/с. В случае сополимера лактида и ε-капролактона увеличение скорости звука с 2,11 до 2,17 км/с обусловлено увеличением кристалличности от полностью аморфного образца до ~ 50% на 8-й неделе деградации. При этом данные широкоугловой рентгеновской дифракции свидетельствуют о том, что в сополимере кристаллизуются только звенья L-лактида. Упорядоченные структуры обеспечивают лучшее распространение упругих волн в объеме полимера. При использовании биоразлагаемых имплантатов в травматологии и ортопедии важно, чтобы скорость резорбции изделия была близка к скорости роста новой ткани, при этом особое значение имеет граница имплантат/кость. Пины были имплантированы в трубчатую и губчатую кости и визуализированы на станции РТ-МТ Курчатовского комплекса синхротронно-нейтронных исследований. Данный метод позволяет построить 3D-модели имплантатов с разрешением 50 мкм. По данным микротомографии гидроксиапатит равномерно распределен по всему объему изделия. Показано, что пины из композита поли(L-лактида) с гидроксиапатитом даже при степени наполнения 20 вес.% хорошо детектируются в кости, а граница между имплантатом и костью отчетливо видна. В то время как пины с сульфатом бария в качестве наполнителя обладают низкой контрастностью по сравнению с костью.