Расчет прочностных характеристик композитного материала на основе полилактида, трикальцийфосфата и гидроксиапатита

Актуальность. В ортопедии и травматологии для изготовления винтов и фиксационных штифтов, пластин и анкеров, кейджей все чаще используются полимерные материалы, которые резорбируются и растворяются в биологических жидкостях. Часто используют имплантаты из L-полимолочной кислоты. Повысить качество биоматериалов на основе полилактида (PLA) возможно путем введения в их состав керамических материалов. Однако имплантаты с различным процентным соотношением и составом керамического материала различаются свойствами прочности. Цель: рассчитать механические характеристики композитного материала на основе PLA трикальцийфосфата (ТКФ) и гидроксиапатита (ГА) и выбрать его оптимальный состав для изготовления пластин для остеосинтеза длинных костей. Материалы и методы. Проведен расчет модуля упругости композитных материалов с различным содержанием керамических компонентов, а также определены геометрические параметры пластин для накостного остеосинтеза из выбранного композитного материала. Результаты. Оптимальным может быть вариант материала с процентным составом PLA — 70 %, ТКФ — 20 % и ГА — 10 %. Такой материал не требует значительного увеличения толщины пластины, но сохранит достаточные текучие свойства для использования в 3D-принтере. Для обеспечения жесткости фиксации отломков голени на уровне пластины из титана пластину из композитного материала на основе PLA, 20 % трикальцийфосфата и 10 % гидроксиапатита необходимо изготовить в два раза толще, чем титановую. Выводы. Примесь 20 % трикальцийфосфата и 10 % гидроксиапатита к PLA позволяет повысить модуль упругости материала до 19,91 ГПа. Пластины из чистого PLA слишком мягкие и должны быть в три раза толще титановых для обеспечения аналогичной жесткости фиксации. Композитный материал с примесью 20 % трикальцийфосфата и 10 % гидроксиапатита позволяет уменьшить необходимую толщину пластин для остеосинтеза голени на 30 %.