Композиционные материалы на основе карбонатапатита и полилактидов: синтез и исследование физико-механических свойств

Композитные материалы на основе биорезорбируемых полиэфиров и различных фосфатов кальция являются крайне перспективными для инженерии костной ткани. Однако используемые наполнители, такие как гидроксиапатит (HAp) или β-трикальцийфосфат, не удовлетворяют требованиям для применения в восстановлении костных дефектов, так как не способны придать композиту высокие механические показатели и нужные биологическкие свойства одновременно. Целью данного исследования является разработка новых типов костнозамещающих материалов и композитов на их основе, которые обеспечат оптимальную резорбцию и рост костной ткани, а также механические показатели, соответствующие кортикальной кости (Модуль Юнга от 3 ГПа и прочность от 40 МПа). В ходе данного исследования был впервые выполнен синтез микро- и наноразмерного карбонатапатита (CAp) с различной морфологией (пластины и гексагональные призмы). Использование пластинчатого карбонатапатита (pCAp) и амфифильных блок-сополимеров поли(этиленфосфорной кислоты) (PEPA) позволило значительно увеличить механические свойства композитов на основе полилактида – модуль Юнга с показателей c 2,1 ГПа до 3,29 ГПа на разрыв и с 3,3 ГПа до 10,1 ГПа на изгиб без заметной потери прочности, что достигается за счёт армирующего наполнителя и эффективного компатибилизатора. Композиты с 50 масс.% содержания пластинчатого pCAp и с 60 масс.% с использованием компатибилизатора достигли механических показателей кортикальной кости. Сравнительное исследование (со)полимеров на основе молочной и гликолевой кислот показало преимущество использования L-метилгликолида (L-MeGL) для синтеза. Модуль Юнга на изгиб Ef для композитов на основе L-MeGL оказался выше, чем для композитов на основе PLLA и поли(L-лактид-со-гликолида) с соотношением лактидных и гликолидных фрагментов равным 85:15 (PLGA 85/15). В эксперименте по гидролитической деградации композиты, содержащие (со)полимеры на основе L-MeGL оказались более стабильными, чем композиты с PLGA, поскольку такой полимер не содержит таких длинных гликолидных блоков, характерных для PLGA.