Вадим Сергеевич Бочаров – студент
Vadim S. Bocharov – post-graduate student
Глеб Евгеньевич Дубиненко – младший научный сотрудник
Gleb E. Dubinenko – junior research fellow
Дмитрий Арнольдович Попков – доктор медицинских наук, профессор РАН, член-корреспондент Французской академии медицинскихнаук, врач травматолог-ортопед, руководитель Клиники
Dmitry A. Popkov – Doctor of Medical Sciences, Professor of the Russian Academy of Sciences, Corresponding Member of the French Academy of Medical Sciences, Head of the Clinic
Арнольд Васильевич Попков – доктор медицинских наук, профессор, главный научный сотрудник
Arnold V. Popkov – Doctor of Medical Sciences, Professor, Chief Researcher
Сергей Иванович Твердохлебов – кандидат физико-математических наук, доцент
Sergey I. Tverdokhlebov – Candidate of Physical and Mathematical Sciences, Associate Professor
Введение. За последние десятилетия было предложено множество новых материалов и технологий для инженерии костной ткани. Среди перспективных материалов можно отметить полимерные биорезорбируемые скаффолды для хирургического лечения костных дефектов, однако отсутствие биоактивных свойств ограничивает их применение в клинической практике.
Цель. Применение обработки поверхности скаффолдов из поликапролактона смесью «хороший/плохой» растворитель в качестве метода закрепления на поверхности скаффолдов биоактивных частиц гидроксиапатита и исследование физико-химических свойств скаффолдов.
Материалы и методы. В работе методом 3D-печати были изготовлены биомиметические скаффолды из поликапролактона. Скаффолды были обработаны в смеси «хороший/плохой» растворитель, что позволило закрепить на поверхности скаффолдов частицы гидроксиапатита.
Результаты. Было показано, что обработка смесью толуола и этанола приводит к равномерному нанесению частиц гидроксиапатита на поверхность скаффолдов из поликапролактона при сохранении его пористой структуры. Количество гидроксиапатита на поверхности скаффолдов составило 5,7 ± 0,8 мас. %.
Обсуждение. Предлагаемый метод обработки обеспечивает равномерное покрытие внешней и внутренней поверхностей скаффолдов из поликапролактона с сохранением их пористой структуры. Результаты инфракрасной спектроскопии с преобразованием Фурье показывают, что обработка смесью «хороший/ плохой» растворитель не изменяет химической структуры скаффолдов из поликапролактона.
Заключение. В работе был успешно реализован метод нанесения частиц гидроксиапатита на 3D-скаффолды из поликапролактона с использованием обработки в смеси «хороший/плохой» растворитель. В результате обработки скаффолды сохранили свою форму и взаимосвязанную пористую структуру, а адсорбированный на всей их поверхности гидроксиапатит представлял собой равномерно распределённый слой частиц.
Introduction Over the last decades numerous new materials and techniques for bone tissue engineering have been developed. The use of bioresorbable polymeric scaffolds is one of the most promising techniques for surgical management of bone defects. However, the lack of bioactive properties of biodegradable polymers restricts the area of their application for bone tissue engineering.
The aim of study was to apply solvent/non-solvent treatment to coat the surface of 3D-printed bioresorbable poly(ε-caprolactone) scaffolds with bioactive hydroxyapatite particles and report on the physicochemical properties of the resulting materials.
Material and Methods In the present study, biomimetic poly(ε-caprolactone) scaffolds were 3D-printed via fused deposition modeling technology and their surface was treated with the solvent/non-solvent method for coating with bioactive particles of hydroxyapatite.
Results It has been found that treatment in the mixture of toluene and ethanol is suitable for the coating of poly(ε-caprolactone) scaffolds with hydroxyapatite. The scaffolds maintain porous structure after treatment while hydroxyapatite particles form homogeneous coating. The amount of hydroxyapatite on the treated scaffolds was 5.7 ± 0.8 wt. %.
Discussion The proposed method ensures a homogeneous coating of outer and inner surfaces of the poly(ε-caprolactone) scaffolds with hydroxyapatite without a significant impact on the structure of a scaffold. Fourier-transform infrared spectroscopy confirmed that the solvent/non-solvent treatment has no effect on the chemical structure of PCL scaffolds.
Conclusion Coating of biomimetic 3D-printed PCL scaffolds with bioactive hydroxyapatite by the solvent/non-solvent treatment has been successfully carried out. Upon coating, scaffolds retained their shape and interconnected porous structure and adsorbed hydroxyapatite particles that were uniformly distributed on the surface of the scaffold.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.