Статья размещена в открытом доступе и распространяется на условиях лицензии Creative Commons Attribution (CC BY).
ОРИГИНАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ
Разработка и исследование материала на основе костного аллотрансплантата для DLP-3D-печати
Башкирский государственный медицинский университет, Уфа, Россия
Для корреспонденции: Азат Ринатович Билялов
ул. Ленина, д. 3, г. Уфа, 450008, Россия; moc.liamg@volaylib.taza
Финансирование: работа выполнена при поддержке гранта Российского научного фонда № 23-15-20042.
Вклад авторов: А. Р. Билялов, С. С. Чугунов — планирование исследования, анализ литературы, интерпретация данных, подготовка рукописи; И. Ш. Ахатов — планирование исследования, интерпретация данных, подготовка рукописи; А. А. Тихонов — планирование исследования, анализ литературы, сбор, анализ, интерпретация данных; О. Р. Шангина — планирование исследования, анализ, интерпретация данных; В. Н. Павлов — планирование исследования; К. В. Данилко — планирование исследования, сбор, анализ, интерпретация данных; М. Ф. Галаутдинов — сбор данных; В. Н. Акбашев — анализ литературы.
Использование аллогенного костного материала как керамического наполнителя для DLP-печати позволяет получать индивидуализированные имплантаты сложной формы, совмещающие биомиметичную природу матрицы с преимуществами аддитивных технологий. Целью работы было оценить возможность использования прокаленного порошка кортикального костного аллотрансплантата в составе фотополимеризуемой суспензии для DLP-печати и получения после спекания биокерамики с характеристиками, сопоставимыми с синтетическим гидроксиапатитом. Костный аллотрансплантат подвергали многоэтапной специализированной обработке с полным удалением клеток при сохранении структуры межклеточного матрикса и коллагеновых волокон. Прокаленный медицинский аллотрансплантат измельчали, вводили в фотополимеризуемую матрицу и использовали для DLP-печати образцов, которые затем спекали и анализировали методами рентгеновской дифракции и энергодисперсионной спектроскопии до и после аддитивного производства. Относительная плотность спеченного материала составила 81,5%, прочность на сжатие — 75,8 МПа, прочность на растяжение — 12 МПа, модуль Юнга — 3,08 ГПа и твердость по Виккерсу — 0,55 ГПа, что находится в диапазоне значений для пористого гидроксиапатита. Фазовый и элементный состав образцов после DLP-печати и спекания не претерпевал существенных изменений по сравнению с исходным прокаленным материалом. Прокаленный порошок костного аллотрансплантата пригоден для приготовления фотополимеризуемых суспензий и последующей DLP-печати керамических образцов без ухудшения фазовой и химической стабильности материала. Полученные механические свойства позволяют рассматривать данный аллогенный костный материал в качестве перспективного кандидата для изготовления индивидуализированных имплантатов сложной геометрии.
Ключевые слова: гидроксиапатит, 3D-печать, керамика, биокерамика, аллографт, аллоплант, биомедицинское применение, обжиг