Журнал «Травма» Том 24, №1, 2023

Актуальність. На сьогодні в ортопедії та травматології для заміщення кісткових дефектів все частіше використовуються полімерні матеріали, які резорбуються та розчиняються у біологічних рідинах. Як матеріали для заповнення кісткових дефектів використовують кісткові чипси, кераміку на основі трикальційфосфату (ТКФ) та гідроксилапатиту (ГА), а також імплантати з L-полімолочної кислоти (ПЛА). Мета. Визначити межу міцності композитного матеріалу на основі ПЛА та ТКФ, виготовленого методом 3D-друку, з різними варіантами поруватості. Матеріали та методи. Проведено експериментальні дослідження міцності зразків із матеріалу на основі ПЛА з домішками ТКФ, виготовлених методом 3D-друку по 5 зразків із поруватістю 70, 50, 30 та 10 %. Зразки були кубічної форми, зі стороною ребра 10 мм. Усі зразки випробовували на стискання. Результати. Міцність зразків композитного матеріалу на основі ПЛА і ТКФ з поруватістю в 70 % за середнім значенням 6,7 ± 0,4 МПа нижча за мінімальну міцність губчастої кістки (7,0 МПа), це статистично значимо не відрізняється від мінімальної міцності губчастої кістки. Межа міцності зразків з 50% поруватістю визначається лише на рівні 18,2 ± 2,9 МПа, що статистично значимо перевищує середнє значення (14,5 МПа) межі міцності губчастої кістки. Однак також статистично значимо нижче верхньої межі міцності (22,0 МПа) губчастої кістки, в середньому на 3,8 МПа. Межа міцності зразків з 30% поруватістю (37,4 ± 1,7) МПа і тим більше з 10% поруватістю (5,9 ± 2,2 МПа) повністю перекриває міцність губчастої кісткової тканини і статистично значимо перевищує її верхню межу міцності (22,0 МПа). Висновки. Межа міцності композитного матеріалу на основі ПЛА та ТКФ, виготовленого за допомогою 3D-друку, з поруватістю 70 % (6,7 ± 0,4 МПа) та 50 % (18,2 ± 2,9 МПа) відповідає діапазону (від 7,0 до 22,0 МПа) межі міцності губчастої кісткової тканини (від 7,0 до 22,0 МПа), і він може бути використаний для її заміщення.

Background. At present, polymers are increasingly used in orthopedics and traumatology to replace bone defects, which are resorbed and dissolved in biological fluids. Bone chips, ceramics based on tricalcium phosphate (TCP) and hydroxylapatite, as well as implants, made of L-polylactic acid (PLA), are used as materials for filling bone defects. Purpose: to determine the tensile strength of a composite material based on PLA and TCP, made by 3D printing, with different porosity. Materials and methods. Experimental studies on the strength of samples of PLA-based material with TCF impurities, made by 3D printing, were performed using 5 samples with porosity of 70, 50, 30 and 10 %. The samples were cubic in shape with a rib side of 10 mm. All of them were tested for compression. Results. The strength of samples of a composite material based on PLA and TCF with a porosity of 70 % is on average of 6.7 ± 0.4 MPa below the minimum strength of the cancellous bone (7.0 MPa), it is not statistically significantly different from the minimum strength of the cancellous bone. The tensile strength of samples with 50% porosity is determined at the level of 18.2 ± 2.9 MPa, which is statistically significantly higher than the average value (14.5 MPa) of the cancellous bone tensile strength. However, it is also statistically significantly below the upper limit of the strength limit (22.0 MPa) of the cancellous bone, on average by 3.8 MPa. The tensile strength of samples with 30% porosity (37.4 ± 1.7 MPa), and especially with 10% porosity (55.9 ± 2.2 MPa), completely overlaps the strength of the cancellous bone tissue, and statistically significantly exceeds its upper limit strength (22.0 MPa). Conclusions. The tensile strength of a composite material based on PLA and TCF, made by 3D printing, with a porosity of 70 % (6.7 ± ± 0.4 MPa) and 50 % (18.2 ± 2.9 MPa) corresponds to the range (from 7.0 to 22.0 MPa) of the limit of strength of the cancellous bone tissue (from 7.0 to 22.0 MPa), and can be used to replace it.

полілактид; губчаста кістка; межа міцності; стискання; поруватість

polylactide; cancellous bone; tensile strength; compression; porosity