Полилактикалық қышқыл негізіндегі биоактивті композиттің дамуы және сипаттамасы

Зерттеудің мақсаты . Имплантациялық қолдануға арналған гидроксиапатитпен және гентамицинмен модификацияланған полилактикалық қышқыл негізіндегі биоактивті композитті әзірлеу және эксперименттік сипаттау.

Материалдар және әдістер. PLA негізіндегі композиттер ерітінділік араластыру әдісімен, кейіннен гидроксиапатит мөлшерін (0 40 мас. %) өзгерте отырып, ыстық престеу арқылы алынды. Микроқұрылым мен бейорганикалық толтырғыштың таралуы сканерлеуші электрондық микроскопия және энергодисперсиялық рентгендік талдау әдістерімен зерттелді. Механикалық қасиеттері ISO 178:2019 стандартына сәйкес үш нүктелі жүктеу режиміндегі иілу сынақтарында иілу беріктігі мен Юнг модулін есептеу арқылы бағаланды. Антимикробтық белсенділік in vitro жағдайда агарға диффузия әдісімен Staphylococcus aureus, Bacillus subtilis, Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa және Candida albicans стандартты тест-штамдарына қатысты бағаланды.

Нәтижелер және талқылау. Композиттерді алудың әзірленген тәсілі полимерлік матрицада гидроксиапатиттің айқын макроагломерациясыз дисперсті таралуымен біртекті микроқұрылымның қалыптасуын қамтамасыз ететіні көрсетілді. Гидроксиапатит мөлшерінің артуы иілу беріктігінің заңды түрде төмендеуіне және Юнг модулінің бірқалыпты өсуіне алып келеді, бұл дисперсті толтырылған полимерлік жүйелерге тән қаттылық пен иілу деформацияларына төзімділік арасындағы компромисті көрсетеді. Құрамында гентамицин бар композиттер грамоң және грамтеріс бактерияларға қатысты айқын антимикробтық белсенділік көрсетті.

Қорытындылар. Алынған нәтижелер гидроксиапатитпен және гентамицинмен модификацияланған PLA-композиттердің механикалық қолдауды, биоактивтілікті және жергілікті антимикробтық қорғанысты үйлестіретін, пайдалану жүктемесі орташа аймақтардағы имплантациялық қолдануға арналған функционалдық биоыдырайтын материалдар ретіндегі әлеуетін растайды.

1. World Health Organization. Musculoskeletal conditions. https://www.who.int/news-room/fact-sheets/detail/musculoskeletal-conditions

2. Gu D., Ou S., Liu G. Global burden of road injuries and their attributable risk factors from 1990 to 2021: A systematic analysis for the global burden of disease study 2021. Prev. Med. Rep. 2025; 53: 103051. https://doi.org/10.1016/j.pmedr.2025.103051

3. Lee S. S., Du X., Kim I., Ferguson S. Matter . J. Scaffolds for bone-tissue engineering. 2022; 5 (9): 2722-2759. https://doi.org/10.1016/j.matt.2022.06.003

4. Davis R., Singh A., Jackson M..J, Coelho R.T., Prakash D., Charalambous C.P., Ahmed W., da Silva L.R.R., Lawrence A.A. A comprehensive review on metallic implant biomaterials and their subtractive manufacturing. Int. J. Adv. Manuf. Technol. 2022; 120 (3-4): 1473-1530. https://doi.org/10.1007/s00170-022-08770-8

5. Amirtharaj Mosas K.K., Chandrasekar A.R., Dasan A., Pakseresht A., Galusek D. Recent Advancements in Materials and Coatings for Biomedical Implants. Gels . 2022; 8 (5): 323. https://doi.org/10.3390/gels8050323

6. World Health Organization. Surgical site infection. https://www.who.int/teams/integrated-health-services/infection-prevention-control/surgical-site-infection

7. Durand F., Berthelot P., Cazorla C., Farizon F., Lucht F. Smoking is a risk factor of organ/ space surgical site infection in orthopaedic surgery with implant materials. Int. Orthop. 2013; 37 (4): 723727. https://doi.org/10.1007/s00264-013-1814-8

8. Magalhães J.M., Zambelli R., Oliveira-Júnior O., Avelar N.C.P., Polese J.C., Leopoldino A.A.O. Incidence and associated factors of surgical site infection in patients undergoing foot and ankle surgery: a 7-year cohort study. Foot (Edinb). 2024; 59: 102092. https://doi.org/10.1016/j.foot.2024.102092

9. Heinz N.R., Clement N.D., Young R.N., Duckworth A.D., White T.O., Molyneux S.G. Rate and factors associated with surgical site infection following aseptic revision fixation of orthopaedic trauma injuries. Eur. J. Orthop. Surg. Traumatol. 2023; 33 (8): 3511-3517. https://doi.org/10.1007/s00590-02303573-3

10. Liu H., Wang Y., Xing H., Chang Z., Pan J. Risk factors for deep surgical site infections following orthopedic trauma surgery: a meta-analysis and systematic review. J. Orthop. Surg. Res. 2024; 19 (1): 811. https://doi.org/10.1186/s13018-024-05299-2

11. da Silva D., Kaduri M., Poley M., Adir O., Krinsky N., Shainsky-Roitman J., Schroeder A. Biocompatibility, biodegradation and excretion of polylactic acid (PLA) in medical implants and theranostic systems. Chemical Engineering Journal . 2018; 340: 9-14. https://doi.org/10.1016/j.cej.2018.01.010

12. Hussain M., Khan S. M., Shafiq M., Abbas N. A review on PLA-based biodegradable materials for biomedical applications. Giant . 2024; 18: 100261. https://doi.org/10.1016/j.giant.2024.100261

13. Yang Z., Yin G., Sun S., Xu P. Medical applications and prospects of polylactic acid materials. iScience . 2024; 27 (12): 111512. https://doi.org/10.1016/j.isci.2024.111512

14. Khrustaleva A., Khrustalev D., Yedrissov A., Rusyaeva P., Savelyev A., Kiikbayev M., Perepelitsyna K., Kazantsev V. Bioactive Polymer Composites for 3D-Printed Bone Implants: A Systematic Review. Polymers (Basel). 2026; 18 (3): 397. https://doi.org/10.3390/polym18030397

15. Liu W., Cheong N., He Z., Zhang T. Application of Hydroxyapatite Composites in Bone Tissue Engineering: A Review. J. Funct. Biomater. 2025; 16 (4): 127. https://doi.org/10.3390/jfb16040127

16. Subramaniyan M., Karuppan S., Helaili S., Ahmad I. Structural, mechanical, and in-vitro characterization of hydroxyapatite-loaded PLA composites. Journal of Molecular Structure . 2024; 1306: 137862. https://doi.org/10.1016/j.molstruc.2024.137862

17. Rozis M., Evangelopoulos D.S., Pneumaticos S.G. Orthopedic Implant-Related Biofilm Pathophysiology: A Review of the Literature. Cureus . 2021; 13 (6): e15634. https://doi.org/10.7759/cureus.15634

18. Rozis M., Evangelopoulos D.S., Pneumaticos S.G. Orthopedic Implant-Related Biofilm Pathophysiology: A Review of the Literature. Cureus . 2021; 13 (6): e15634. https://doi.org/10.7759/cureus.15634

19. Kennedy D.G., O’Mahony A.M., Culligan E.P., O’Driscoll C.M., Ryan K.B. Strategies to Mitigate and Treat Orthopaedic Device-Associated Infections. Antibiotics (Basel) . 2022; 11 (12): 1822. https://doi.org/10.3390/antibiotics11121822

20. Mohd Ghazali F., Syahrom A. Mechanical behaviour of cancellous bone: compression and three-point bending test. Malaysian Journal of Fundamental and Applied Sciences . 2022; 18: 295-303. https://doi.org/10.11113/mjfas.v18n3.2274