100008, г. Караганда, ул. Гоголя, 40
100008, Karaganda c., Gogolya str., 40
100008, г. Караганда, ул. Гоголя, 40
100008, Karaganda c., Gogolya str., 40
100008, г. Караганда, ул. Гоголя, 40
100008, Karaganda c., Gogolya str., 40
390026, г. Рязань, ул. Высоковольтная, д. 9
390026, Ryazan c., Vysokovoltnaya str., 9
100008, г. Караганда, ул. Гоголя, 40
100008, Karaganda c., Gogolya str., 40
Артём Федорович Савельев
100008, г. Караганда, ул. Гоголя, 40
Artyom Fedorovich Savelyev
100008, Karaganda c., Gogolya str., 40
100008, г. Караганда, ул. Гоголя, 40
100008, Karaganda c., Gogolya str., 40
100008, г. Караганда, ул. Гоголя, 40
100008, Karaganda c., Gogolya str., 40
100008, г. Караганда, ул. Гоголя, 40
100008, Karaganda c., Gogolya str., 40
100008, г. Караганда, ул. Гоголя, 40
100008, Karaganda c., Gogolya str., 40
100008, г. Караганда, ул. Гоголя, 40
100008, Karaganda c., Gogolya str., 40
Цель исследования. Разработка и экспериментальная характеристика биоактивного композита на основе полимолочной кислоты, модифицированного гидроксиапатитом и гентамицином, для имплантационных применений.
Материалы и методы. Композиты на основе PLA получали методом растворного смешения с последующим горячим прессованием с варьированием содержания гидроксиапатита (0 40 мас. %). Микроструктуру и распределение неорганического наполнителя анализировали методами сканирующей электронной микроскопии и энергодисперсионного рентгеновского анализа. Механические свойства оценивали в испытаниях на изгиб в режиме трёхточечного нагружения с расчетом прочности при изгибе и модуля Юнга в соответствии со стандартом ISO 178:2019. Антимикробную активность оценивали in vitro методом диффузии в агар в отношении стандартных тест-штаммов Staphylococcus aureus, Bacillus subtilis, Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa и Candida albicans .
Результаты и обсуждение . Показано, что разработанный подход к получению композитов обеспечивает формирование однородной микроструктуры с дисперсным распределением гидроксиапатита в полимерной матрице без выраженной макроагломерации. Увеличение содержания гидроксиапатита приводит к закономерному снижению прочности при изгибе при одновременном умеренном росте модуля Юнга, что отражает компромисс между жесткостью и сопротивлением изгибным деформациям, характерный для дисперсно-наполненных полимерных систем. Композиты, содержащие гентамицин, демонстрируют выраженную антимикробную активность в отношении грамположительных и грамотрицательных бактерий.
Выводы. Результаты исследования подтверждают потенциал PLA-композитов, модифицированных гидроксиапатитом и гентамицином, в качестве функциональных биоразлагаемых материалов для имплантационных применений в зонах с умеренной эксплуатационной нагрузкой, сочетающих механическую поддержку, биоактивность и локальную антимикробную защиту.
Aim. Development and experimental characterization of a bioactive composite based on polylactic acid, modified with hydroxyapatite and gentamicin, for implant applications.
Materials and methods. PLA-based composites were prepared by solution mixing followed by hot pressing, with variation of the hydroxyapatite content (0 40 wt. %). The microstructure and distribution of the inorganic filler were analyzed using scanning electron microscopy and energy-dispersive X-ray analysis. Mechanical properties were evaluated by three-point bending tests with determination of flexural strength and Young’s modulus in accordance with ISO 178:2019. Antimicrobial activity was assessed in vitro by the agar diffusion method against standard test strains of Staphylococcus aureus, Bacillus subtilis, Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa, and Candida albicans.
Results and discussion. The developed composite fabrication approach was shown to provide a homogeneous microstructure with a dispersed distribution of hydroxyapatite within the polymer matrix without pronounced macro-agglomeration. An increase in hydroxyapatite content resulted in a systematic decrease in flexural strength accompanied by a moderate increase in Young’s modulus, reflecting the trade-off between stiffness and resistance to bending deformations characteristic of particulate-filled polymer systems. Gentamicin-containing composites exhibited pronounced antimicrobial activity against Gram-positive and Gram-negative bacteria.
Conclusions. The obtained results confirm the potential of PLA-based composites modified with hydroxyapatite and gentamicin as functional biodegradable materials for implant applications in regions with moderate mechanical loading, combining mechanical support, bioactivity, and local antimicrobial protection.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.