Биосовместимый полимер улучшил механические свойства костных имплантатов

18 апреля 2024
183

Ученые из Института физики прочности и материаловедения Сибирского отделения РАН (Томск) предложили включить в кальций-фосфатные покрытия на костных имплантатах биоразлагаемый сополимер молочной и гликолевой кислот для того, чтобы управлять скоростью высвобождения лекарственных препаратов из имплантатов и тем самым улучшить функциональные свойства изделий. Использованный авторами полимер представляет собой материал, состоящий из длинных цепочек на основе двух органических кислот — молочной и гликолевой. Его выбрали потому, что он безопасен для человека и в течение определенного времени — обычно от нескольких недель до нескольких месяцев в зависимости от соотношения исходных кислот в соединении — распадается на входящие в его состав кислоты. В результате, если в имплантат поместить лекарство и «запечатать» его сверху саморазлагающимся полимером, можно добиться того, что препарат будет постепенно, небольшими порциями выделяться в окружающую костную ткань.

В эксперименте ученые нанесли на подложку из титана — наиболее распространенного материала для изготовления имплантатов — пористое покрытие на основе соединений кальция и фосфора. Эти элементы входят в состав естественной костной ткани, поэтому используются медиками, чтобы повысить приживаемость имплантата. Затем материал погружали в растворы сополимера молочной и гликолевой кислот с разными концентрациями — 5%, 8% и 10%. В результате на поверхности покрытия сформировалась дополнительная полимерная пленка. Оказалось, что кальций-фосфатное покрытие, которое обработали 5% раствором сополимера, имело однородную пористую структуру, тогда как в покрытии с высоким содержанием сополимера (8–10%) можно было выделить два слоя: нижний — пористый, и верхний — плотный, в котором полимер заполнил большую часть пор. Такое «уплотнение» структуры привело к тому, что сопротивление материала к износу увеличилось до трех раз, а устойчивость к коррозии — на два порядка.