Методом механического смешения и термопрессования получены пористые композиционные материалы на основе биоразлагаемого полигидроксибутирата (ПГБ) и гидроксиапатита (ГАП). У полученных образцов материалов исследованы механические свойства при растяжении и сжатии. Исследования показали, что экспериментальные образцы полимерных нанокомпозитов ПГБ/ГАП со степенью наполнения до 35% масс. имеют высокий предел прочности при растяжении – более 30 МПа. При больших степенях наполнения наблюдается более хрупкое разрушение материала и снижение прочности. Прочность при сжатии также сильно снижается при степени наполнения выше 40% масс. ГАП. Модуль упругости при сжатии разработанного композита ПГБ/ГАП меньше модуля упругости костной ткани, поэтому это не будет приводить к возникновению микронапряжений на границе материал-кость. Рекомендуемой степенью наполнения биодеградируемой матрицы ПГБ дисперсным биоактивным ГАП является 20% по массе. Данная степень наполнения не снижает биоактивности и не ведет к снижению прочности пористого композиционного материала.
Porous composite materials based on biodegradable polyhydroxybutyrate (PHB) and hydroxyapatite (HAP) were obtained by mechanical mixing and hot-pressing. Mechanical properties of materials were studied in tension and compression tests. Studies have shown that polymer nanocomposites of experimental samples PHB / HAP with the degree of filling up to 35% by weight have a high tensile strength - of more than 30 MPa. At high degrees of filling a brittle fracture of the material and the strength reduction were observed. Compressive strength is also greatly reduced in case of filling degree above 40% by weight of HAP. Compressive modulus of the composite PHB / HAP is smaller than modulus of bone, so it will not lead to growth of microstrain in bone-material border. Recommended degree of filling of biodegradable matrix PHB with bioactive HAP is 20% by weight. This degree of filling does not decrease the bioactivity and do not lead to a reduction in strength of the porous composite material.
1. Анисимова Н.Ю., Максимкин А.В., Копылов А.Н., Корнюшенков Е.А. Опыт исследования механических свойств трубчатых костей собак // Экспериментальная онкология. – 2012. - № 4. – С. 53-5887.
2. Баринов С.М., Комлев В.С. Биокерамика на основе фосфатов кальция. - М. : Наука, 2005. - С. 214.
3. Волова Т.Г. Полиоксиалканоаты (ПОА) биоразрушаемые полимеры для медицины / Т.Г. Волова, В.И. Севастьянов, Е.И. Шишацкая.— Новосибирск : Изд-во СО РАН, 2003. — 330 с.
4. ГОСТ 4651-82. Пластмассы. Метод испытания на сжатие.
5. ГОСТ 9550-81. Пластмассы. Методы определения модуля упругости при растяжении, сжатии и изгибе.
6. ГОСТ 11262-80. Пластмассы. Метод испытания на растяжение. – Переизд. Ноябрь 1986 с изм. 1. – М. : Изд-во стандартов, 1986.
7. Шишацкая Е.И. Биотехнология полигидроксиалканоатов: научные основы медико-биологического применения : дис. … докт. биол. наук: 03.00.23. - Красноярск, 2009. - 259 с.
8. Doyle C., Tanner E.T., Bonfield W. In vitro and in vivo evaluation of polyhydroxybutyrate and of polyhydroxybutyrate reinforced with hydroxyapatite // Biomaterials. - 1991. - 12:841–7.
9. Fu S.-Y., Feng X.-Q., Lauke B., Mai Y.-W. // Composites: Part B. – 2008. - V. 39. - P. 933-961.
10. Jarcho M. Calcium phosphate ceramics as hard tissue prosthetics // Clin. Orthop. – 1981. – B. 157. – P. 259-278.