Микроструктура и свойства биоактивных композитов на основе полилактида для 3D-печати

В настоящее время регенеративная медицина нуждается в разработке и использовании новых классов биорезорбируемых материалов с высокими механическими характеристиками, обладающих биологической активностью и способствующих восстановлению костных дефектов с последующим полным рассасыванием на нетоксичные компоненты.

В данной работе в качестве биорезорбируемой матрицы был выбран полилактид (ПЛА), обладающий высокой биосовместимостью и термопластичностью. Полимерная матрица на основе ПЛА способна деструктироваться на нетоксичные вещества и выводиться из организма. В роли наполнителя был использован гидроксиапатит (ГАП). Такой вид биоактивной керамики стимулирует остеогенез и остеинтеграцию имплантата с окружающими тканями.

Введение ГАП в матрицу ПЛА осуществлялось в экструдере шнекового типа HAAKE Minilab при температуре 180 0С и скорости вращения шнеков 30 оборотов в минуту. В результате смешения были получены нити (филаменты) ПЛА/ГАП с содержанием ГАП 10-30%. Были исследованы механические свойства при растяжении.

Методом сканирующей электронной микроскопии были исследованы структурные особенности поверхности сколов филаментов ПЛА и композитов на его основе.

Теплофизические свойства измерены методом дифференциальной сканирующей калориметрии.

Оптимальным содержанием ГАП в матрице ПЛА является 30%, так как значение модуля Юнга составляет 3510 МПа, а значение модуля Юнга чистого ПЛА 2800 МПа.

По результатам ДСК при добавлении ГАП в матрицу ПЛА пик холодной кристализации сдвигается влево. Сдвиг происходит из-за того, что дисперсные частицы ГАП являются центрами зародышеобразования входе упорядочения молекулярных цепей ПЛА в кристаллические ламели.

Полученные механические свойства свидетельствуют о возможности использования полученных филаментов для формирования каркасов (скаффолдов) методом 3D-печати.