Registration Number
0425U000355, Candidate dissertation
Status
Кандидат медичних наук
Date
21-11-2025
popup.evolution
.
Title
Rationale for the use of a composite based on polylactide and calcium-phosphate ceramics for surgical treatment of periarticular fractures (experimental study).
Author
Alexei Pavlov,
popup.head Stanislav Bondarenko
popup.opponent Oleksandr A. Buryanov
popup.opponent Chornyi Vadym M.
popup.rada
State Institute "Sytenko Institute of Spine and Joint Pathology National Academy of Medical Sciences of Ukraine"
Description
Дисертація присвячена актуальній проблемі – створенню композитного біоматеріалу, що біодеградує, обґрунтуванню його властивостей та розробці індивідуальних імплантатів для остеосинтезу з використанням 3D-друку.
Висока частота травм опорно-рухової системи та зростання їх складності через війну в Україні обумовлює необхідність провадження в клінічну практику нових технологічних розробок виготовлення імплантатів для остеосинтезу. Це матиме значну клінічну ефективність, економічну доцільність та сприятиме покращенню якості життя пацієнтів.
Імплантати, які біодеградують після імплантації в організм людини та виготовлені з полілактиду та сополімерів на його основі займають значуще місто в ортопедії та травматології. Особливістю цих полімерів є біосумісність, остеокондуктивність та здатність до біодеградації з наступним заміщенням ділянки імплантації кістковою тканиною. Однак невирішеною проблемою є їх низька механічна міцність, що обмежує використання в ділянках скелета під навантаженням. Вирішенням може бути розробка композитів на основі полілактидів із покращенними механічними якостями завдяки додаванню є кальцій-фосфатніої кераміки, матеріалів на основі вуглецю та полімери. Оскільки трикальційфосфат та гідроксилапатит структурно схожі з мінеральними компонентами кісткової тканини людини, в нашій роботі ми зосередилися на композитах, створених на основі полілактид/трикальційфосфат/гідроксилапатит. Для якості фіксаторів важливою є технологія виготовлення, особливо якщо це дасть змогу виготовляти імплантати різної форми та розміру індивідуальні для кожного пацієнта. Такою технологією є друкування на 3D принтері, а багато імплантатів, що друкують на 3D-принтері, мають в основі полілактиди.
У результаті проведеного дослідження створено композитний біоматеріал на основі полілактиду (PLA), гідроксил апатиту (ГА) та трикальційфосфату (ТКФ) та проведено експериментальні дослідження його властивостей. На підставі розрахунків величини модуля пружності композиту з полілактиду з різним відсотковим вмістом кальцій-фосфатної кераміки від 10 до 50 % було доведено, що оптимальним є склад 70 % полілактиду, 20 % трикальційфосфату і 10 % гідроксилапатиту, який і було використано у подальшому дослідженні для 3D-друку технологією FDM (пошарове наплавлення).
Проведено дослідження біосумісності та токсичності нового композиту з полілактиду та кальцій-фосфатної кераміки in vivo у щурів протягом 180 діб. На основі гістологічного аналізу тканин (товщина капсули навколо імплантатів; щільність клітин та їх фенотип; відсутність клітин запалення; стан капілярів) навколо імплантованих дисків з композиту в підшкірно-жирову клітковину підтверджено його біосумісність та поступову деградацію з 90 доби після імплантації. Показано відсутність токсичного впливу на функцію нирок та печінки нового композиту на основі біохімічного аналізу у сироватці крові щурів таких показників, як аланінамінотрансфераза, аспартатамінотрансфераза, гамма-глутамілтрансфераза, білірубін, креатинін, сечовина.
Оцінено остеоінтегративні якості розробленого композиту після імплантації в дирчастий дефект метафізу стегнових кісток щурів 3D-надруковних штифів протягом 180 діб. Встановлено вищий індекс остеоінтеграції у штифтів з композиту порівняно з чистим полілактидом починаючи з 30 доби (47,9± 2,13 % проти 27,8± 2,25 %) та збереженням цієї різниці до кінця експерименту на 180 добу (82,0 ± 2,07 % проти 66,1 ± 3,4 %), коли цей показник був вище в 1,7 рази та 1,2 рази відповідно. На 180 добу імплантати в кістковому дефекті зберігали форму, що свідчить про можливість їх довготривалого використання. Так само, як і у разі імплантації дисків, перебування протягом року штифтів у організмі щурів під час регенерації кістки та її ремоделювання не мало токсичного впливу згідно з аналізом біохімічних маркерів печінки та нирок. В умовах фіксації накістковою пластиною з композитного матеріалу на основі PLA протягом 180 діб показано відсутність деструктивних змін у періості (окісті) та кортексі діафізу стегнової кістки кролів.
Досліджено механічні властивості 3D-надрукованих пластин для накісткового остеосинтезу та імплантатів із розробленого композиту на основі полілактиду. У результаті розрахунків виявлено, що пластини з полілактиду є занадто м'якими й мають бути втричі товще за титанові для забезпечення аналогічної жорсткості фіксації.
Registration Date
2025-10-29
popup.nrat_date
2025-10-29 / 2026-07-01
