Научная статья на тему 'Изучение скорости деградации материала состава полилактид/гидроксиапатит в зависимости от кристалличности структуры полимера'

Изучение скорости деградации материала состава полилактид/гидроксиапатит в зависимости от кристалличности структуры полимера Текст научной статьи по специальности «Клиническая медицина»

CC BY
25
3
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Журнал
Гений ортопедии
Scopus
ВАК
Область наук
Ключевые слова
имплантат / полилактид (PLLA) / гидроксиапатит (НА) / кристалличность / гидролитическая деградация / biodegradable implant / polylactide (PLLA) / hydroxyapatite (НА) / crystallinity / hydrolytic degradation

Аннотация научной статьи по клинической медицине, автор научной работы — Стогов Максим Валерьевич, Киреева Елена Анатольевна, Дубиненко Глеб Евгеньевич, Твердохлебов Сергей Иванович

Введение. Изучение биологических характеристик биодеградируемых материалов на основе полилактида (PLLA) с включениями гидроксиапатита (НА) является важной задачей для определения показаний для их применения в клинической практике. Цель. Изучение кинетики высвобождения кальция и фосфата из PLLA в зависимости от кристалличности структуры полимера. Материалы и методы. В экспериментах in vitro исследовали 4 вида материалов. Материалы 1 и 3 на основе кристаллического (после отжига) PLLA содержали 25 % и 50 % массовой доли HA соответственно. Материалы 2 и 4 на основе преимущественно аморфного (без отжига) PLLA содержали 25 % и 50 % массовой доли HA соответственно. В каждой группе исследовали по 6 образцов. Образцы инкубировали в водной среде при температуре 37 °С в течение 52 недель. Скорость деградации PLLA оценивали по накоплению в гидролизате его мономера – лактата. Для оценки скорости гидролиза НА в гидролизате определяли концентрацию ионов кальция и ионов фосфата. Степень кристалличности полимерной матрицы оценивали методом дифференциальной сканирующей калориметрии. Результаты. Гидролиз PLLA и НА в образцах всех материалов происходил ступенчато. Вначале гидролизовался PLLA, затем НА. На момент полного гидролиза PLLA количество гидролизуемого НА составляло не более 15 %. Высвобождение ионов кальция из тестируемых материалов начиналось с шестой недели инкубации для всех образцов, фосфат‑ионов – с третьей недели. Суммарное количество высвобожденных ионов кальция и фосфат-ионов снижалось в ряду: материал 3 > материал 4 > материал 1 > материал 2. Ионы кальция в гидролизатах всех образцов обнаруживались до 42 недели инкубации, фосфат-ионы – до 52-й недели. Обсуждение. Исследование показало, что степень кристалличности PLLA влияла на кинетику высвобождения НА из образцов исследуемых материалов. С повышением кристалличности растет скорость гидролиза НА. Такое наблюдение можно объяснить тем, что полимер в кристаллической фазе подвергался гидролизу быстрее, чем в аморфной. Заключение. Повышение кристалличности PLLA за счет его отжига повышает скорость гидролиза НА, включенного в PLLA-матрицу. Изменение содержания НА и степени кристалличности PLLA позволяет регулировать биологические характеристики материалов состава PLLA/HA.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по клинической медицине , автор научной работы — Стогов Максим Валерьевич, Киреева Елена Анатольевна, Дубиненко Глеб Евгеньевич, Твердохлебов Сергей Иванович

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

The influence of polylactide/hydroxyapatite composite material crystallinity on the polymer structure degradation rate

Introduction Assessment of biological characteristics of polylactide/hydroxyapatite (PLLA/HA) biodegradable materials is requiered to specify indications for the use of PLLA/HA composite implants in clinical practice. The present study was aimed to measure the kinetics of calcium and phosphate release from PLLA and its dependence on polymer structure crystallinity. Material and methods Four types of biodegradable materials were studied in vitro. Samples of type 1 and type 3 made of crystalline PLLA after annealing contained 25 % and 50 % of HA mass fraction, respectively. Samples of type 2 and type 4 made of amorphous PLLA (without annealing) contained 25 % and 50 % of HA mass fraction, respectively. In every group, 6 samples were tested. The samples were incubated in an aqueous medium at 37 °C for 52 weeks. The rate of PLLA degradation was assessed by the accumulation of lactate monomer in the hydrolysate. The concentrations of calcium ions and phosphate ions were determined for assessment the HA hydrolysis rate. The degree of crystallinity of the polymer matrix was evaluated by scanning calorimetry. Results The hydrolysis of PLLA and HA in the samples was not simultaneous. The PLLA was hydrolyzed first followed by HA hydrolysis. By the moment of complete hydrolysis of PLLA, there was only 15 % of hydrolyzed HA. The release of calcium ions occurred from the sixth week of incubation for all tested samples, that of phosphate ions from the third week. The total amount of the released calcium ions and phosphate ions decreased in the line: material 3 > material 4 > material 1 > material 2. Calcium ions in the hydrolysates were detected up to 42 weeks of incubation, phosphate ions up to the 52nd week. Conclusion Higher crystallinity of PLLA achieved by annealing results in increased rate of hydrolysis of HA from PLLA matrix. Biological activity of PLLA/HA implants can be determined by degree of polymer crystallinity and saturation with HA.

Текст научной работы на тему «Изучение скорости деградации материала состава полилактид/гидроксиапатит в зависимости от кристалличности структуры полимера»

Гений ортопедии. 2023;29(6):591-595 Genij Ortopedii. 2023;29(6):591-595.

Научная статья

УДК 616.71-77-092.4: 541.64 https://doi.org/10.18019/1028-4427-2023-

Изучение скорости деградации материала состава полилактид/гидроксиапатит в зависимости от кристалличности структуры полимера

М.В. Стогов1Н, Е.А. Киреева1, Г.Е. Дубиненко2, С.И. Твердохлебов2

1 Национальный медицинский исследовательский центр травматологии и ортопедии имени академика Г.А. Илизарова, Курган, Россия

2 Национальный исследовательский Томский политехнический университет, Томск, Россия

Автор, ответственный за переписку: Максим Валерьевич Стогов, stogo_off@list.ru Аннотация

Введение. Изучение биологических характеристик биодеградируемых материалов на основе полилактида (PLLA) с включениями гидроксиапатита(НА)являетсяважнойзадачейдляопределенияпоказанийдляихприменениявклиническойпрактике.Цель.Изучениекинетики высвобождения кальция и фосфата из PLLA в зависимости от кристалличности структуры полимера. Материалы и методы. В экспериментах in vitro исследовали 4 вида материалов. Материалы 1 и 3 на основе кристаллического (после отжига) PLLA содержали 25 % и 50 % массовой доли HA соответственно. Материалы 2 и 4 на основе преимущественно аморфного (без отжига) PLLA содержали 25 % и 50 % массовой доли HA соответственно. В каждой группе исследовали по 6 образцов. Образцы инкубировали в водной среде при температуре 37 °С в течение 52 недель. Скорость деградации PLLA оценивали по накоплению в гидролизате его мономера - лактата. Для оценки скорости гидролиза НА в гидролизате определяли концентрацию ионов кальция и ионов фосфата. Степень кристалличности полимерной матрицы оценивали методом дифференциальной сканирующей калориметрии. Результаты. Гидролиз PLLA и НА в образцах всех материалов происходил ступенчато. Вначале гидролизовался PLLA, затем НА. На момент полного гидролиза PLLA количество гидролизуемого НА составляло не более 15 %. Высвобождение ионов кальция из тестируемых материалов начиналось с шестой недели инкубации для всех образцов, фосфат-ионов - с третьей недели. Суммарное количество высвобожденных ионов кальция и фосфат-ионов снижалось в ряду: материал 3 > материал 4 > материал 1 > материал 2. Ионы кальция в гидролизатах всех образцов обнаруживались до 42 недели инкубации, фосфат-ионы - до 52-й недели. Обсуждение. Исследование показало, что степень кристалличности PLLA влияла на кинетику высвобождения НА из образцов исследуемых материалов. С повышением кристалличности растет скорость гидролиза НА. Такое наблюдение можно объяснить тем, что полимер в кристаллической фазе подвергался гидролизу быстрее, чем в аморфной. Заключение. Повышение кристалличности PLLA за счет его отжига повышает скорость гидролиза НА, включенного в PLLA-матрицу. Изменение содержания НА и степени кристалличности PLLA позволяет регулировать биологические характеристики материалов состава PLLA/HA.

Ключевые слова: имплантат, полилактид (PLLA), гидроксиапатит (НА), кристалличность, гидролитическая деградация

Для цитирования: Стогов М.В., Киреева Е.А., Дубиненко Г.Е., Твердохлебов С.И. Изучение скорости деградации материала состава полилактид/гидроксиапатит в зависимости от кристалличности структуры полимера. Гений ортопедии. 2023;29(6):591-595. doi: 10.18019/10284427-2023-29-6-591-595. EDN: PCWONO.

Original article

The influence of polylactide/hydroxyapatite composite material crystallinity on the polymer structure degradation rate

M.V. Stogov1H, E.A. Kireeva1, G.E. Dubinenko2, S.I. Tverdokhlebov2

1 Ilizarov National Medical Research Centre for Traumatology and Orthopedics, Kurgan, Russian Federation

2 National Research Tomsk Polytechnic University, Tomsk, Russian Federation

Corresponding author': Maksim V. Stogov, stogo_off@list.ru Abstract

Introduction Assessment of biological characteristics of polylactide/hydroxyapatite (PLLA/HA) biodegradable materials is requiered to specify indications for the use of PLLA/HA composite implants in clinical practice. The present study was aimed to measure the kinetics of calcium and phosphate release from PLLA and its dependence on polymer structure crystallinity. Material and methods Four types of biodegradable materials were studied in vitro. Samples of type 1 and type 3 made of crystalline PLLA after annealing contained 25 % and 50 % of HA mass fraction, respectively. Samples of type 2 and type 4 made of amorphous PLLA (without annealing) contained 25 % and 50 % of HA mass fraction, respectively. In every group, 6 samples were tested. The samples were incubated in an aqueous medium at 37 °C for 52 weeks. The rate of PLLA degradation was assessed by the accumulation of lactate monomer in the hydrolysate. The concentrations of calcium ions and phosphate ions were determined for assessment the HA hydrolysis rate. The degree of crystallinity of the polymer matrix was evaluated by scanning calorimetry. Results The hydrolysis of PLLA and HA in the samples was not simultaneous. The PLLA was hydrolyzed first followed by HA hydrolysis. By the moment of complete hydrolysis of PLLA, there was only 15 % of hydrolyzed HA. The release of calcium ions occurred from the sixth week of incubation for all tested samples, that of phosphate ions from the third week. The total amount of the released calcium ions and phosphate ions decreased in the line: material 3 > material 4 > material 1 > material 2. Calcium ions in the hydrolysates were detected up to 42 weeks of incubation, phosphate ions up to the 52nd week. Conclusion Higher crystallinity of PLLA achieved by annealing results in increased rate of hydrolysis of HA from PLLA matrix. Biological activity of PLLA/HA implants can be determined by degree of polymer crystallinity and saturation with HA.

Keywords: biodegradable implant, polylactide (PLLA), hydroxyapatite (НА), crystallinity, hydrolytic degradation

For citation: Stogov M.V., Kireeva E.A., Dubinenko G.E., Tverdokhlebov S.I. The influence of polylactide/hydroxyapatite composite material crystallinity on the polymer structure degradation rate. Genij Ortopedii. 2023;29(6):591-595. doi: 10.18019/1028-4427-2023-29-6-591-595

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время медицинские изделия из по- ных и остеогенных характеристик изделий на основе

лимерных биодеградируемых материалов на основе PLLA [5]. При этом отмечено, что при увеличении доли полилактида (PLLA) с включениями гидроксиапати- НА в PLLA повышаются остеоиндуктивные свойства

та (НА) являются перспективными для клинической материала за счет большей элиминации из его состава практики [1-4]. Наличие в объеме полимера гидрок- кальция и фосфата [6]. Однако увеличение содержания сиапатита обеспечивает повышение остеоиндуктив- НА в полимере может приводить к снижению биоме-

© Стогов М.В., Киреева Е.А., Дубиненко Г.Е., Твердохлебов С.И., 2023

ханических характеристик материала. Поэтому к настоящему времени наряду с повышением остеогенных свойств материалов на основе PLLA важной требуемой характеристикой является их пористость и механическая прочность [7, 8]. В этом направлении в ряде исследований показано, что для обеспечения механической прочности и устойчивости PLLA к гидролизу может стать повышение степени его структурированности (кристалличности) [9-11]. Это, по мнению ряда авторов, может обеспечить еще больший потенциал

МАТЕРИАЛЫ Образцы изделий изготавливали методом экструзии из композита на основе PLLA с наполнением HA 25 % и 50 % массовых долей (мас. %). Для повышения кристалличности PLLA часть образцов подвергали отжигу при температуре 110 °C. Образцы имели форму цилиндра длиной 1 см и диаметром 2 мм.

Исследовали 4 вида материалов. Материалы 1 и 3 на основе кристаллического (после отжига) PLLA (PLLAc) содержали 25 % и 50 % массовых долей HA соответственно. Материалы 2 и 4 на основе аморфного (без отжига) PLLA (PLLAa) содержали 25 % и 50 % массовых долей HA соответственно. В каждой группе исследовали по 6 образцов.

Результаты исследования термических характеристик исследуемых материалов методом дифференциальной сканирующей калориметрии подтвердили увеличение кристалличности полимерной PLLA матрицы после отжига (табл. 1). Исследование проводили на приборе NETZSCH DSC 204 F1 Phoenix (NETZSCH, Германия).

Таблица 1

Значения степени кристалличности исследуемых материалов до и после отжига

применения структурированного PLLA как в области конструкционных, так и в области биоинженерных материалов, таких как искусственные кости и тканевые каркасы [12]. В этом плане определение взаимосвязи скорости гидролиза материалов состава PLLA/НА в зависимости от кристалличности полимера и содержания в нем HA является актуальной задачей.

Цель - изучение кинетики высвобождения кальция и фосфата из PLLA в зависимости от кристалличности структуры полимера.

И МЕТОДЫ

Для изучения гидролитической деградации выполняли эксперименты in vitro. Каждый образец помещали в отдельную измерительную ячейку, заполненную дистиллированной водой, объем которой определяли из расчета 4 мл на 1 см2 поверхности образца. Далее образцы инкубировали в термостате при температуре 37 °С. После недели инкубации среду меняли. На место старого раствора заливали новый. Гидролизат подвергали химическому анализу на наличие лактата, ионов кальция и неорганического фосфата. Скорость деградации PLLA оценивали по накоплению в гидро-лизате его мономера - лактата. Для оценки скорости гидролиза НА в гидролизате определяли концентрацию ионов кальция и ионов фосфата.

Длительность инкубации образцов всех материалов составила 52 недели (гидролизат на данном сроке не содержал обнаруживаемых веществ). Определение лакта-та, кальция и фосфат-ионов осуществляли с помощью реагентов фирмы BioSystems (Испания) на биохимическом анализаторе Hitachi 902 (Hitachi Ltd., Япония).

Для количественных параметров определяли среднюю арифметическую (М) и стандартное отклонение (SD). Достоверность межгрупповых различий оценивали с помощью Н-критерия Крускала - Уоллиса. Различия считали статистически значимыми при p < 0,05. Статистический анализ проводили с использованием надстройки AtteStat 13.1 к электронным таблицам Excel.

РЕЗУЛЬТАТЫ

инкубации (табл. 2). Гидролиз образцов PLLA, находящихся в преимущественно аморфном состоянии, с содержанием HA 25 мас. % (материал 2) был наиболее интенсивен в течение первых четырех недель инкубации, образца PLLAa/HA 50 % (материал 4) - в первые три недели.

Таблица 2

Скорость гидролиза PLLA на сроках инкубации тестируемых материалов (% от всего лактата, образованного в результате гидролиза)

Материал Степень кристалличности, %

Материал 1 - PLLAc/HA25 % 46,1 ± 3,0

Материал 2 - PLLAa/HA25 % 34,3 ± 2,7

Материал 3 - PLLAc/HA50 % 17,6 ± 3,2

Материал 4 - PLLAa/HA50 % 12,4 ± 1,8

Результаты исследования показали, что скорость гидролиза PLLA, находящегося в кристаллической фазе, с содержанием НА 25 мас. % (материал 1) была максимальна в течение первых двух недель инкубации, для образца PLLAc;/НА 50 % (материал 3) - только на первой неделе

Неделя инкубации Материал 1 PLLAc/HA25 % Материал 2 PLLAa/HA25 % Материал 3 PLLAc/HA50 % Материал 4 PLLAa/HA50 %

1 47,9 ± 5,5 47,4 ± 6,0 90,2 ± 8,2 67,0 ± 4,7

2 20,9 ± 3,2 15,0 ± 3,3 3,3 ± 1,1 10,8 ± 3,6

3 7,5 ± 1,1 19,7 ± 4,9 3,0 ± 0,7 16,2 ± 2,0

4 9,5 ± 2,0 10,9 ± 3,0 3,5 ± 1,8 3,4 ± 0,9

5 7,2 ± 1,4 7,9 ± 2,0 0 1,3 ± 0,5

6 4,2 ± 0,9 4,7 ± 1,8 0 1,2 ± 0,3

7 2,7 ± 0,8 3,9 ± 0,6 0 0

8 0 2,2 ± 0,7 0 0

10 0 5,9 ± 1,0 0 0

11 0 0 0 0

Длительность гидролиза, недели 7 10 4 6

Примечание: жирным шрифтом выделены значения >10 %.

Динамика высвобождения ионов кальция и ионов фосфата из тестируемых образцов приведена на рисунке 1. Обнаружено, что значительное высвобождение ионов кальция из тестируемых материалов начиналось с шестой недели инкубации для всех образцов, фосфат-ионов - с третьей недели. При этом суммарное количество высвобожденных ионов кальция и фосфат-ионов снижалось в ряду: материал 3 > материал 4 > материал 1 > материал 2. Ионы кальция в гидролизатах образцов всех материалов обнаруживались до 42 недели инкубации, фосфат-ионы - до 52-й недели.

Суммарное количество высвобожденного кальция и фосфата из исследуемых материалов представлено

в таблице 3. Очевидно, что количество выделенных ионов было больше в образцах с большим содержанием НА (образцы № 3 и № 4) (р < 0,05). При этом доступность данных ионов из материалов, в которых полимер был в кристаллической фазе, была выше относительно образцов, в которых PLLA находилась в преимущественно аморфной фазе (пары №№ 1-2 и №№ 3-4).

Результаты сопоставления кинетики гидролиза PLLA и НА из тестируемых материалов представлено в таблице 4. Показано, что за период распада PLLA (длительность гидролиза указана в таблице 1) высвобождалось не более 15 % от всего высвобожденного кальция и от 40,9 до 61,1 % фосфата.

Рис. 1. График накопления: а - высвобождавшихся ионов кальция из образцов за время инкубации; б - высвобождавшихся ионов неорганического фосфата из образцов за время инкубации. По оси ОХ - недели инкубации, по оси OY - количество ионов (мкмоль/см2)

Таблица 3

Суммарное количество высвобожденного кальция и фосфата из исследуемых материалов

Ион Материал 1 Материал 2 Материал 3 Материал 4

Са, мкмоль/см2 2,83 ± 0,342,3,4 1,03 ± 0,21134 4,38 ± 0,82й 3,79 ± 0,4612

Р, мкмоль/см2 6,18 ± 0,682,3,4 3,92 ± 0,231Д4 14,31 ± 0,491,2,4 11,55 ± 1,061А3

Примечание: верхний индекс - материал, относительно которого отмечались значимые отличия при р < 0,05.

Таблица 4

Процент высвобожденного кальция и фосфата из исследуемых материалов за период полного распада PLLA

Ион Материал 1 Материал 2 Материал 3 Материал 4

Са, % 11,03 ± 1,5234 15,12 ± 1,8134 5,46 ± 0,6212 5,75 ± 0,6912

^ % 40,9 ± 2,82 61,1 ± 4,11Д4 41,6 ± 3,02 48,2 ± 2,52

Примечание: верхний индекс - материал, относительно которого отмечались значимые отличия при р < 0,05.

ОБСУЖДЕНИЕ

Проведенные нами исследования показали, что степень кристалличности PLLA влияла на кинетику высвобождения НА из образцов исследуемых материалов. В частности, обнаружено, что с повышением кристалличности росла скорость гидролиза НА. Такое наблюдение можно объяснить тем, что, как показывают наши данные, полимер в кристаллической фазе подвергался гидролизу быстрее, чем в аморфной. Это и способствовало более полному гидролизу НА.

Еще одной особенностью изученной нами кинетики является то, что гидролиз PLLA и НА происходил ступенчато. Вначале гидролизовался полимер, затем НА. На это указывает то, что на момент полного гидролиза PLLA количество гидролизуемого НА состав-

ляло не более 15 %. В целом такая последовательность процесса деградации PLLA и наполнителя (НА) является достаточно важной характеристикой материала для практики, т.к. подразумевает наличие лаг-периода при имплантации, связанного с гидролизом части полимера без высвобождения в окружающее пространство ионов кальция.

В целом же по результатам выполненного исследования можно говорить, что насыщение кристаллического PLLA гидроксиапатитом может являться оптимальным вариантом для создания материалов для проектирования медицинских изделий для ортопедии. При этом вопрос наиболее приемлемого содержания НА в PLLA остается открытым. С одной стороны, показана био-

логическая эффективность материалов, содержащих чем на 50 мас. %, могут стать случаи замещения крупных как небольшое количество НА (до 10 мас. %), так и зна- дефектов, когда НА в составе полимера фактически ста-чительную его долю (до 80 мас. % НА) [13, 14]. С дру- новится резервом кальция для локального образования гой стороны, остеогенная активность материалов на ос- костной ткани [17]. Кроме того, дополнительным плюсом нове PLLA повышается с увеличением содержания НА таких изделий может стать то, что на поверхности мате-в составе полимера [6]. риалов PLLA с высокой насыщенностью НА значительно Наше исследование, как и исследование снижена способность S. aureus и P. aeruginosa образовы-Zhang et al. [15], показывает, что структурированность вать биопленки [18], а сам материал обладает при таком (кристалличность) полимера наряду с содержанием НА содержании НА оптимальной прочностью на сжатие. определяет уровень деградируемости НА и, следова- Менее насыщенные НА материалы (< 25 мас. %), тельно, биологические характеристики материала со- возможно, найдут своё применение для лечения нестава PLLA/НА. Поэтому показатель кристалличности больших дефектов [19].

PLLA и его насыщенность HA являются основными ха- Очевидно, что варьирование содержания НА и сте-

рактеристиками материала PLLA/НА, определяющими пени кристалличности PLLA позволит оптимизировать

его эффективность и показания к применению. и варианты применения материалов состава PLLA/HA

По результатам выполненного анализа говорить для создания имплантатов индивидуального приме-

об исключительном превосходстве какого-либо из из- нения [14, 20, 21]. Перспективность такому материалу

ученных нами материалов не корректно. Мы полагаем, придает и то, что он совместим с другими полимерами,

что все изученные материалы и изделия на их основе используемыми в ортопедии, а также может быть ис-

могут быть использованы в клинической практике. пользован как матрица для клеточных элементов [22, 23]

Всё зависит от выбора показаний для их применения. и лекарственных препаратов.

На это указывает и клинический опыт применения изде- Отдельно нужно отметить возможные риски кли-

лий из материала PLLA/НА, который отмечает, что вы- нического использования материалов с высокой степе-

бор биодеградируемого изделия должен осуществляться нью насыщенности НА. Большая скорость деградации

с учетом характера деградации его полимера [16]. PLLA и HA повышает риск раннего нежелательного

В данном плане мы полагаем, что показаниями к при- снижения механических свойств имплантированных

менению изделий из PLLA, насыщенных HA более изделий и риск избыточной оссификации тканей.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Таким образом, проведенное исследование пока- ровать биологические характеристики (механическая зало, что повышение кристалличности PLLA за счет устойчивость, высвобождение кальция, остеогенные его отжига повышает скорость гидролиза НА, вклю- свойства) материалов состава PLLA/HA. Это также ченного в PLLA матрикс. Изменения содержания НА расширяет показания к возможному их клиническому и степени кристалличности PLLA позволяет регули- применению.

Конфликт интересов. Авторы сообщают об отсутствиии явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с публикацией настоящей статьи.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Финансирование. Исследование выполнено в рамках государственного задания НМИЦ ТО им. акад. Г.А. Илизарова на осуществление научных исследований и разработок на период 2021-2023 годов, тематика «Биоактивный остеосинтез повреждений длинных трубчатых костей»; поддержана в рамках программы развития НИ ТПУ (Project No. Priority-2030-NIP/IZ-011-0000-2022). Этическая экспертиза. Не требуется. Информированное согласие. Не требуется.

СПИСОК ИСТОЧНИКОВ

1. Alizadeh-Osgouei M, Li Y, Wen C. A comprehensive review of biodegradable synthetic polymer-ceramic composites and their manufacture for biomedical applications. Bioact Mater. 2018;4(1):22-36. doi: 10.1016/j.bioactmat.2018.11.003

2. Bharadwaz A, Jayasuriya AC. Recent trends in the application of widely used natural and synthetic polymer nanocomposites in bone tissue regeneration. Mater Sci Eng C Mater Biol Appl. 2020;110:110698. doi: 10.1016/j.msec.2020.110698

3. Fairag R, Li L, Ramirez-GarciaLuna JL, et al. A Composite Lactide-Mineral 3D-Printed Scaffold for Bone Repair and Regeneration. Front Cell Dev Biol. 2021;9:654518. doi: 10.3389/fcell.2021.654518

4. Popkov AV, Popkov DA, Kononovich NA, et al. Biological activity of the implant for internal fixation. J Tissue Eng Regen Med. 2018;12(12):2248-2255. doi: 10.1002/term.2756

5. Tayton E, Purcell M, Aarvold A, et al. A comparison of polymer and polymer-hydroxyapatite composite tissue engineered scaffolds for use in bone regeneration. An in vitro and in vivo study. J Biomed Mater Res A. 2014;102(8):2613-24. doi: 10.1002/jbm.a.34926

6. Wozna AE, Junka A, Hoppe VW. Influence of the different composites (PLA/PLLA/HA/p-TCP) contents manufactured with the use of additive laser technology on the biocompatibility. Acta Bioeng Biomech. 2021;23(2):169-180.

7. Murugan S, Parcha SR. Fabrication techniques involved in developing the composite scaffolds PCL/HA nanoparticles for bone tissue engineering applications. J Mater Sci Mater Med. 2021;32(8):93. doi: 10.1007/s10856-021-06564-0

8. Ngo HX, Bai Y, Sha J, et al. A Narrative Review of u-HA/PLLA, a Bioactive Resorbable Reconstruction Material: Applications in Oral and Maxillofacial Surgery. Materials (Basel). 2021;15(1):150. doi: 10.3390/ma15010150

9. Purnama P, Samsuri M, Iswaldi I. Properties Enhancement of High Molecular Weight Polylactide Using Stereocomplex Polylactide as a Nucleating Agent. Polymers (Basel). 2021;13(11):1725. doi: 10.3390/polym13111725

10. Samsuri M, Iswaldi I, Purnama P. The Effect of Stereocomplex Polylactide Particles on the Stereocomplexation of High Molecular Weight Polylactide Blends. Polymers (Basel). 2021;13(12):2018. doi: 10.3390/polym13122018

11. Zhao X, Liu J, Li J, et al. Strategies and techniques for improving heat resistance and mechanical performances of poly(lactic acid) (PLA) biodegradable materials. Int J Biol Macromol. 2022;218:115-134. doi: 10.1016/j.ijbiomac.2022.07.091

12. He Y, Xu WH, Zhang H, Qu JP. Constructing Bone-Mimicking High-Performance Structured Poly(lactic acid) by an Elongational Flow Field and Facile Annealing Process. ACS Appl Mater Interfaces. 2020;12(11):13411-13420. doi: 10.1021/acsami.0c01528

13. Bernardo MP, da Silva BCR, Hamouda AEI, et al. PLA/Hydroxyapatite scaffolds exhibit in vitro immunological inertness and promote robust osteogenic differentiation of human mesenchymal stem cells without osteogenic stimuli. Sci Rep. 2022;12(1):2333. doi: 10.1038/s41598-022-05207-w

14. Pandele AM, Constantinescu A, Radu IC, et al. Synthesis and Characterization of PLA-Micro-structured Hydroxyapatite Composite Films. Materials (Basel). 2020;13(2):274. doi: 10.3390/ma13020274

15. Zhang Y, Wang J, Ma Y, et al. Preparation of poly(lactic acid)/sintered hydroxyapatite composite biomaterial by supercritical CO2. Biomed Mater Eng. 2018;29(1):67-79. doi: 10.3233/BME-171713

16. Kim YM, Lee JH. Clinical courses and degradation patterns of absorbable plates in facial bone fracture patients. Arch CraniofacSurg. 2019;20(5):297-303. doi: 10.7181/acfs.2019.00409

17. Retegi-Carrión S, Ferrandez-Montero A, Eguiluz A, et al. The Effect of Ca2+ and Mg2+ Ions Loaded at Degradable PLA Membranes on the Proliferation and Osteoinduction of MSCs. Polymers (Basel). 2022;14(12):2422. doi: 10.3390/polym14122422

18. Wozna AE, Junka AF, Szymczyk PE. The influence of different composite mixtures (PLA/HA) manufactured with additive laser technology on the ability of S. aureus and P. aeruginosa to form biofilms. Acta Bioeng Biomech. 2018;20(4):101-106.

19. Zimina A, Senatov F, Choudhary R, et al. Biocompatibility and Physico-Chemical Properties of Highly Porous PLA/HA Scaffolds for Bone Reconstruction. Polymers (Basel). 2020;12(12):2938. doi: 10.3390/polym12122938

20. Sakamoto A, Okamoto T, Matsuda S. Unsintered Hydroxyapatite and Poly-L-Lactide Composite Screws/Plates for Stabilizing p-Tricalcium Phosphate Bone Implants. Clin Orthop Surg. 2018;10(2):253-259. doi: 10.4055/cios.2018.10.2.253

21. Wu D, Spanou A, Diez-Escudero A, Persson C. 3D-printed PLA/HA composite structures as synthetic trabecular bone: A feasibility study using fused deposition modeling. J Mech Behav Biomed Mater. 2020;103:103608. doi: 10.1016/j.jmbbm.2019.103608

22. Liu Z, Chu W, Zhang L, et al. The effect of enhanced bone marrow in conjunction with 3D-printed PLA-HA in the repair of critical-sized bone defects in a rabbit model. Ann Transl Med. 2021;9(14):1134. doi: 10.21037/atm-20-8198

23. Oryan A, Hassanajili S, Sahvieh S, Azarpira N. Effectiveness of mesenchymal stem cell-seeded onto the 3D polylactic acid/polycaprolactone/ hydroxyapatite scaffold on the radius bone defect in rat. Life Sci. 2020;257:118038. doi: 10.1016/j.lfs.2020.118038

Статья поступила в редакцию 15.09.2023; одобрена после рецензирования 25.09.2023; принята к публикации 01.10.2023.

The article was submitted 15.09.2023; approved after reviewing 25.09.2023; accepted for publication 01.10.2023.

Информация об авторах:

1. Максим Валерьевич Стогов - доктор биологических наук, доцент, руководитель отдела, stogo_off@list.ru; https://orcid.org/0000-0001-8516-8571;

2. Елена Анатольевна Киреева - кандидат биологических наук, старший научный сотрудник, ea_tkachuk@mail.ru; https://orcid.org/0000-0002-1006-5217;

3. Глеб Евгеньевич Дубиненко - младший научный сотрудник, dubinenko.gleb@gmail.com; https://orcid.org/0000-0001-9466-469X;

4. Сергей Иванович Твердохлебов - кандидат физико-математических наук, доцент, tverd@tpu.ru; https://orcid.org/0000-0002-2242-6358.

Information about the authors:

1. Maksim V. Stogov - Doctor of Biological Sciences, Associate Professor, Head of Department, stogo_off@list.ru; https://orcid.org/0000-0001-8516-8571;

2. Elena A. Kireeva - Candidate of Biological Sciences, Senior Researcher, ea_tkachuk@mail.ru; https://orcid.org/0000-0002-1006-5217;

3. Gleb E. Dubinenko - junior researcher, dubinenko.gleb@gmail.com; https://orcid.org/0000-0001-9466-469X;

4. Sergey I. Tverdokhlebov - Candidate of Physical and Mathematical Sciences, Associate Professor, tverd@tpu.ru; https://orcid.org/0000-0002-2242-6358.

Вклад авторов:

Стогов М.В. - формулировка или эволюция всеобъемлющих целей и задач исследования; разработка и проектирование методологии; создание моделей; подготовка и написание первоначального проекта (черновика) работы.

Киреева Е.А.- применение статистических, математических, вычислительных или других формальных методов для анализа или синтеза данных исследования; проведение процесса исследования.

Дубиненко Г.Е. - разработка или проектирование методологии; применение статистических, математических, вычислительных или других формальных методов для анализа или синтеза данных исследования; проведение процесса исследования; внесение корректировки в первоначальный вариант, подготовка работы к публикации.

Твердохлебов С.И. - разработка или проектирование методологии; внесение корректировки в первоначальный вариант, подготовка работы к публикации.

Contribution of the authors:

Stogov M.V. - formulation or evolution of the overarching goals and objectives of the study; development and design of methodology; creation of models; preparation and writing of the initial draft (draft) of the work.

Kireeva E.A. - application of statistical, mathematical, computational or other formal methods for analysis or synthesis of research data; carrying out the research process.

Dubinenko G.E. - development or design of methodology; application of statistical, mathematical, computational or other formal methods to analyze or synthesize research data; conducting the research process; making adjustments to the original version, preparing the work for publication. Tverdokhlebov S.I. - development or design of methodology; making adjustments to the original version, preparing the work for publication.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.