КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ
Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Номер проекта 24-23-00467
НазваниеФундаментальные основы нового подхода к иммобилизации гидроксиапатита на поверхности персонализированных имплантатов на основе полиэфиркетонкетона и сополимера винилиденфторида с тетрафторэтиленом, изготовленных методом послойного наплавления
Руководитель Горенинский Семен Игоревич, Кандидат технических наук
Организация финансирования, регион Автономная некоммерческая образовательная организация высшего образования "Научно-технологический Университет "СИРИУС" , Краснодарский край
Конкурс №89 - Конкурс 2023 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований малыми отдельными научными группами»
Область знания, основной код классификатора 03 - Химия и науки о материалах; 03-302 - Структура и свойства полимеров, многокомпонентных полимерных систем
Ключевые слова Гидроксиапатит, полиэфиркетонкетон, сополимер винилиденфторида и тетрафторэтилена, персонализированные имплантаты.
Код ГРНТИ31.25.15
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
В рамках проекта будут заложены фундаментальные основы нового подхода к поверхностному модифицированию пористых изделий из полиэфиркетонкетона и сополимера винилиденфторида и тетрафторэтилена, изготовленных методом послойного наплавления (FDM, 3D-печати). Используемый подход будет основан на частичном растворении поверхности изделия в смеси растворителей с формированием слоя, способного захватывать модифицирующий агент из внешней среды. В качестве модифицирующего агента в предлагаемом проекте будет выступать гидроксиапатит.
Будет исследовано влияние состава модифицирующего раствора (соотношения растворителей, содержания гидроксиапатита) и времени модифицирования на свойства формируемых слоев, содержащих гидроксиапатит (морфологию, толщину, содержание и распределение кальция и фосфора, адгезию, пролиферацию и остеогенную дифференцировку стволовых клеток) и архитектуру пористых изделий на основе полиэфиркетонкетона и сополимера винилиденфторида с тетрафторэтиленом.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Аннотация результатов, полученных в 2024 году
В рамках проекта, предложен новый метод иммобилизации частиц гидроксиапатита (ГАП) на поверхности модельных пористых имплантатов на основе полиэфиркетонкетона (ПЭКК), изготовленных методом послойного наплавления. Предложенный метод основан на набухании поверхностного слоя полимера, что придает ему возможность сорбировать модифицирующий агент (в частности, частицы гидроксиапатита). В рамках проекта выбран состав модифицирующей смеси (соотношение гексафторизопропанола и воды), обеспечивающий сохранение морфологии модельных имплантатов на основе ПЭКК (85/15 по массе). Показано, что в зависимости от содержания частиц ГАП в модифицирующей смеси (5, 10, или 20 масс. %), возможно варьировать содержание ГАП на поверхности модифицированных имплантатов. Продемонстрировано, что предложенный метод модифицирования позволяет придать поверхности изделий на основе ПЭКК гидрофильных характер (контактный угол смачивания водой 0° против 102±3° для немодифицированного образца на основе ПЭКК). Вместе с тем, иммобилизация частиц ГАП не привела к изменению прочностных характеристик модельных имплантатов. In vitro исследования со стволовыми клетками костного мозга показали лучшую адгезию (увеличение количества адгезированных клеток в 1,7 раза) и остеогенную дифференцировку клеток при культивировании с образцами с иммобилизованным ГАП.
Аннотация результатов, полученных в 2025 году
В рамках проекта, разработаны методы поверхностного модифицирования пористых имплантатов на основе полиэфиркетонкетона (ПЭКК) и сополимера винилиденфторида с тетрафторэтиленом (ВДФ-ТеФЭ). Предлагаемые методы основаны на обработке поверхности имплантатов смесью растворителей (гексафторизопропанола и воды в случае ПЭКК и ацетона и воды в случае ВДФ-ТеФЭ), ведущей к набуханию поверхностных слоев изделия с последующим захватом модифицирующего агента (в частности, гидроксиапатита).
Показано, что разработанные методы позволяют сохранить морфологию изделий (размер пор и печатных линий), их прочность на сжатие и кристаллическую структуру. При этом, иммобилизация гидроксиапатита с помощью разработанных методов позволяет улучшить адгезию мультипотентных стволовых клеток и индуцировать их остеогенную дифференцировку.
Публикации
1.
Горенинский С.И., Акимченко И.О., Воробьев А.О., Коноплянников М.А., Ефремов Ю.М., Сударев Е.А., Тимашев П.С., Звягин А.В., Больбасов Е.Н., Твердохлебов С.И.
Single-step method for the immobilization of hydroxyapatite on 3D-printed porous polyetherketoneketone implants for the enhanced cell adhesion and osteogenic differentiation
Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, Volume 254, October 2025, 114777 (год публикации - 2025)
10.1016/j.colsurfb.2025.114777
Возможность практического использования результатов
Результаты, полученные в рамках проекта, станут заделом для создания персонифицированных полимерных имплантатов для замещения дефектов костной ткани. Результаты, полученные в рамках проекта, дают основания ожидать лучшую интеграцию разработанных материалов с костной тканью. Таким образом, на практике, результаты проекта могут быть использованы в ортопедии и реабилитации пациентов онкологического профиля.