ПОЛУЧЕНИЕ И СВОЙСТВА КОМПОЗИТНОГО МАТЕРИАЛА НА ОСНОВЕ ГИДРОКСИАПАТИТА И СОПОЛИМЕРА ЛАК ГИДА И ГЛИКОЛИДА

РЕФЕРАТ 3
ВВЕДЕНИЕ 6
1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 10
1.1. Виды заменителей костей и способы (технологии) их получения 10
1.2. Биологические свойства костных заменителей 14
1.2.1. Природные костные трансплантаты 17
1.2.1.1. Аутологичные костные трансплантаты 17
1.2.1.2. Аллогенные костные трансплантаты 17
1.2.2. Синтетические заменители костного трансплантата 19
1.3. Анализ рынка заменителей костей и гдроксиапатита 26
2. МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 42
2.1. Получение образца композиционного материала 42
2.2. Материал и методы исследования 42
3. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА НА ОСНОВЕ ГИДРОКСИАПАТИТА И СОПОЛИМЕРА
ЛАКТИДА И ГЛИКОЛИДА (75/25) 43
4. ПРЕДВАРИТЕЛЬНАЯ ЭКОНОМИЧЕСКАЯ И МАРКЕТИНГОВАЯ ОЦЕНКА ПОЛУЧЕННОГО МАТЕРИАЛА КАК ПОТЕНЦИАЛЬНОГО РЫНОЧНОГО ПРОДУКТА В СЕГМЕНТЕ СИНТЕТИЧЕСКИХ
ЗАМЕНИТЕЛЕЙ КОСТИ 44
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 45
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ И ЛИТЕРАТУРЫ 46
Купить

Биоматериалы призваны восстановить утраченные функции организма самостоятельно или в комбинации с другими материалами и конструкциями. Одним из важных направлений в этой области является разработка материалов для остеопластики (костных имплантатов), которые предназначены для замены или лечения поврежденной костной ткани.
К концу 2023 года мировой рынок костных заменителей составит 3,48 млрд. долл. США и будет иметь среднегодовой темп роста 4% в период между 2015 и 2023 годами. В Российской Федерации потребности здравоохранения в костных имплантатах достигают 200 тысяч единиц в год; при этом согласно общемировому прогнозу к 2020 г. не менее 70 млн. чел.
К причинам роста рынка костных заменителей в мире относится существенный рост в мире доли населения пожилого возраста, возрастающее число дорожно-транспортных происшествий, повышение спроса на ортопедические операции среди пожилых людей, увеличение распространенности ожирения и диабета, повышающих риск развития дегенеративного заболевания суставов, распространенность артрита, рост числа пациентов с костно-мышечными заболеваниями и нарушениями, влияющими на мышцы, кости и суставы, рост спроса на костные трансплантаты зубов, развитие биосовместимых синтетических костных трансплантатов, рост вложений ведущих компаний в НИОКР в области костных заменителей [1].
Костный трансплантат - эффективный способ лечения сложных скелетных дефектов [2]. Костные трансплантаты являются имплантируемыми материалами, которые способствуют заживлению костей, образованию костей и костной реконструкции благодаря остеокондуктивным, остеогенным и остеоиндуктивным свойствам.
В предыдущий период основная цель применения заменителей костей заключалась в том, чтобы преодолеть и уменьшить механические недостатки. Развитие исследований в области физиологии костной ткани в течение последних десятилетий привело к сдвигу парадигмы: в настоящее время все больше заменителей костей являются биоиндустрированными, когда химический состав и структура ближе к природной кости [3].
Высокая потребность в персонализированных длительных имплантатах и заменителях костей, характеризующихся биосовместимостью, биологической активностью и механическими свойствами, без иммунного отторжения с параметрами, контролируемыми на микроуровне, является «большим» вызовом в области исследований и разработок. Технологические достижения позволили обеспечить рост числа материалов для заменителей костей, которые делятся на такие виды, как ксенотрансплантаты, аллотрансплантаты и синтетические трансплантаты.
Искусственные имплантаты, попавшие в человеческий организм, вызывают иммунный ответ, что проявляется в виде воспаления и отторжения, поэтому актуальной задачей является поиск материалов, которые являются иммуннотолерантными и не вызывают отрицательных ответов иммунной системы организма [3].
Важным принципом при создании биоматериалов для имплантации является воспроизведение основных характеристик натуральной костной ткани, поскольку именно уникальное строение кости (химический состав, морфология и структура) оказывает сильное влияние на процессы регенерации. Успешная интеграция синтетического трансплантата в функционирующую костную ткань требует химической, биологической и механической совместимости. Важнейшими характеристиками такого рода материалов, помимо естественного требования биосовместимости, являются 1) способность к резорбции, которая коррелирует с растворимостью материалов в слабокислых и нейтральных средах, 2) остеокондуктивность (или остеопроводимость) - способность материала обеспечивать проходимость биологических потоков, прорастание в имплантат кровеносных сосудов (васкуляризация), адгезию и связывание остеогенных клеток; эти характеристики коррелирует с физической проницаемостью пористого тела.
Синтетические биосовместимые костные трансплантаты решают проблему отторжения, повышают нормальную скорость образования костей и являются эффективной заменой аутогенных костных трансплантатов. Синтетические трансплантаты в основном изготовлены из полимеров и/или керамики, которые могут быть биодеградируемыми (в случае изготовления из полимера молочной кислоты) или не иметь такого свойства в случае применения полиметилметакрилата.
Создание композиционного материала - имплантата костной ткани, с оптимальной скоростью растворения компонентов имплантируемого материала (резорбции) и способностью материала обеспечивать проходимость биологических потоков, прорастание в имплантат кровеносных сосудов (васкуляризация), адгезию и связывание остеогенных клеток
(остеокондуктивность (или остеопроводимость)) является актуальной задачей.
В последний период возрастает доля случаев, в которых применяются синтетические заменители костной ткани, наиболее популярные среди которых - заменители на основе фосфата кальция, например, гидроксиапатит (ГА), цементы фосфата кальция и керамика, применяемые при реконструкции больших дефектов костей.
Из-за низкой растворимости синтетического гидроксиапатита (ГА) Саз(РО4)зОН материал практически не подвергается деградации в организме, а скорость нарастания новой костной ткани на поверхности имплантата выше скорости биодеградации ГА, что зачастую приводит к образованию костных наростов (мозолей) и необходимости проведения повторной операции [4].
Вместе с тем процесс интеграции (прорастания) костной ткани в такой имплантат затруднен. Связано это с крайне низкой растворимостью (биорезорбируемостью) ГА в растворных средах организма. Улучшение резорбционных свойств наблюдаются при введении полимерной матрицы.
Рассматриваемый в настоящей работе заменитель кости - биокомпозитный материал на основе гидроксиапатита и полимера молочной кислоты (полилактида) является синтетическим трансплантатом, альтернативным аутотрансплантатам (тканевым трансплантатам, берущимся из одной части тела и пересаживаемых в другую часть тела у одного и того же человека).
Синтезируемый гидроксиапатит представляет собой синтетические минеральные соли и получается путем спекания при высоких температурах, исключения водяного пара, формования при прессовании под высоким давлением. Такой биоабсорбируемый материал с превосходной остеопроводимостью апробирован в рамках широкой мировой практики клинических исследований. А введение полимерной матрицы на основе полилактида позволяет обеспечить высокую биосовместмость и снизить риски воспаления. Синтетические трансплантаты на основе гидроксиапатита и полилактида сопоставимы со свойствами кости, обладают достаточной прочностью и биосовместимостью [5].
Цель работы заключалась в получении композиционного материала на основе гидроксиапатита (ГА) и сополимера лактида и гликолида, предназначенного для замены костных тканей, анализе физико-химических и механических свойств. Для достижения цели были поставлены следующие задачи:
- Получение композиционного материала на основе гидроксиапатита (ГА) и сополимера лактида и гликолида;
- Исследование структурных и поверхностных свойств полученного материала (фазовый и функциональный состав, пористость, шероховатость);
- Исследование физико-химических свойств;
- Анализ потенциала вывода материала на рынок.

Купить