Эффект памяти формы в пористых каркасах на основе ПЛА, полученных методом 3D-печати

В настоящее время все больше раcширяется область применения материалов, обладающих эффектом памяти формы из-за их уникальных свойств. Например, металлические сплавы с эффектом памяти формы, такие как NiTi, уже широко применяются в биомедицине. Однако, они не биорезорбируемые. Биорезорбируемые полимеры с эффектом памяти формы –это новый вид «умных» материалов. Одним из таких полимеров является полилактид.

В данной работе в качестве биорезорбируемой матрицы был выбран полилактид (ПЛА), обладающий высокой биосовместимостью и термопластичностью, а так же эффектом памяти формы В роли наполнителя был использован гидроксиапатит (ГАП). Такой вид биоактивной керамики стимулирует остеогенез и остеинтеграцию имплантата с окружающими тканями, в тоже время ГАП повышает возвращающее напряжение.

Были получены каркасы с пористостью около 30%. Средний размер пор составлял около 700 мкм. Все поры взаимосвязаны между собой. Методом дифференциальной калориметрии была определена температура  начала стеклования для ПЛА и ПЛА/ГАП, она составила 50,0⁰ С и 53,5⁰ С, соответственно. Был проведен динамо-механический анализ, при помощи которого определялось значение возвращающего напряжения и тангенса ẟ. Было обнаружено, что введение гидроксиапатита повышает возвращающее напряжение с 1,7 МПа до 3, а так же увеличивает значения тангенса ẟ с 1,75 до 2,25. Эти изменения происходят из-за снижения подвижности молекул полилактида при наличии в матрице гидроксиапатита.

Активация эффекта памяти формы осуществлялась путем нагрева образца после сжатия. Восстановление формы было близко к 100%, что является большим достижением в области "умных" материалов.

 Повышение значения возвращающего напряжения имеет важное значение для подобного рода материалов. Температура активации эффекта памяти формы композита ПЛА/ГАП выше температуры человеческого тела, поэтому следующим этапом развития биорезорбируемого материала будет снижение температуры активации.

Научный руководитель к. ф.-м. н. Сенатова Ф.С.