Павлов О. Д. Обґрунтування використання композиту на основі полілактиду та кальцій-фосфатної кераміки для хірургічного лікування навколосуглобових переломів (експериментальне дослідження).

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.