Остеокондуктивные композиты на основе фотополимеризованных гидрогелей с заданными вязко-упругими свойствами, изготовленные при помощи стереолитографической 3D-печати для персонализированной реконструкции костной ткани

Впервые будут предложены теоретические и экспериментальные приемы построения областей существования фосфатов кальция в растворах, что может быть использовано и в более широком плане для выбора условий направленного синтеза фосфатов кальция. Будут апробированы различные методики и условия синтеза «интеркалированного» ОКФ (октакальциевого фосфата) с использованием различных буферных растворов и кальцийфосфатных субстратов. Решение вопроса о возможности варьирования х в «интеркалированном» ОКФ Са8(НРО4)2-хRx(PO4)4•5H2O с замещением гидрофосфата- на R=сукцинат-анион позволит сделать заключение о возможности и перспективности дальнейших работ по инкапсулированию в ОКФ различных физиологически-активных веществ и лекарственных препаратов. Это представляется важным для создания минерального наполнителя, который имеет не только армирующую функцию, но и функцию «депо» веществ, активных в процессе остеогенеза. Фундаментальным аспектом работы данного этапа является изучение влияния случайного армирования жесткими 2D частицами на реологию композита. В рамках данного проекта это важно для придания композитам необходимых механических свойств и регулирования набухания геля. Разработка способов наполнения гидрогеля и отработка режимов печати композита в определенные моменты времени будут вестись параллельно. Впервые будет отработана технология стереолитографии суспензий слоистых резорбируемых фосфатов в светоотверждаемых полимерах: будет выбран полимер и сенсибилизатор; определены следующие взаимосвязанные параметры – доза светового облучения, размер частиц порошка в суспензии, доля твердой фазы, эффективность рассеяния. Качество получаемых композитов будет оценено по рентгенографическому, микроскопическому и томографическому контролю. Полученные результаты будут обобщены для разработки физико-химических основ первой отечественной технологии получения гибридных композитов методами стереолитографии. В рамках проекта впервые в РФ будут проведены исследования, направленные на разработку достоверной системы тестирования in vivo остеозамещающих материалов, используя модель малого лабораторного животного. Будут предложены варианты создания костного дефекта в диафизарной части кости, созданы натурные пластиковые модели-фантомы с предложенными дефектами при помощи термоэкструзионной 3D-печати для планирования операций по имплантированию; разработан дизайн операций. Полученные результаты впервые позволят проследить взаимосвязь архитектура матрикса – целевое свойство (прочность, резорбция, проницаемость) – поведение in vitro – поведение in vivo, которая является первым шагом для разработки численной модели поведения подобного материала в организме.