Медицинская Техника / Медицинская техника №1, 2023 / с. 40-43

Индивидуальные имплантаты, изготовленные методом 3D-печати из сополимера винилиденфторида с тетрафторэтиленом: исследование влияния паровой стерилизации на структуру и токсичность

А.О. Воробьев, Д.Е. Кульбакин, С.Г. Чистяков, А.Д. Митриченко, Г.Е. Дубиненко, И.О. Акимченко, Е.В. Плотников, А.С. Гоголев, Е.Л. Чойнзонов, В.М. Бузник, Е.Н. Больбасов

Аннотация

Хирургическое вмешательство для лечения онкологических патологий требует использования индивидуальных имплантатов для замещения пораженных тканей. В настоящей статье представлены результаты исследований по использованию отечественного полимерного материала – сополимера винилиденфторида с тетрафторэтиленом (ВДФ-ТеФЭ) для изготовления индивидуальных имплантатов методом 3D-печати по технологии послойного наплавления (FDM). Исследовано влияние процесса паровой стерилизации на кристаллическую структуру, геометрические размеры и цитотоксичность имплантата. Установлено, что стерилизация приводит к увеличению размеров кристаллитов электрически активной (сегнетоэлектрической) кристаллической фазы в полимерном материале, из которого изготовлен имплантат, но не вызывает значительных изменений формы имплантата, сохраняя его высокую функциональность. С использованием культуры клеток фибробластов линии 3T3L1 показано, что процесс паровой стерилизации не вызывает формирования токсичных соединений и может быть использован для стерилизации индивидуальных имплантатов, изготовленных из сополимера ВДФ-ТеФЭ методом FDM 3D-печати.

Вернуться к содержанию

Сведения об авторах

Александр Олегович Воробьев, инженер, Исследовательская школа химических и биомедицинских технологий, ФГАОУ ВО «Национальный исследовательский Томский политехнический университет»,

Денис Евгеньевич Кульбакин, д-р мед. наук, ст. научный сотрудник, врач высшей категории, отделение опухолей головы и шеи, ФГБНУ «Томский национальный исследовательский медицинский центр» РАН,

Сергей Геннадьевич Чистяков, инженер, Международная научно-образовательная лаборатория «Рентгеновская оптика», ФГАОУ ВО «Национальный исследовательский Томский политехнический университет»,

Алексей Дмитриевич Митриченко, рентгенолог, ФГБНУ «Томский национальный исследовательский медицинский центр» РАН,

Глеб Евгеньевич Дубиненко, мл. научный сотрудник,

Игорь Олегович Акимченко, инженер, Научно-образовательный центр Б.П. Вейнберга, ФГАОУ ВО «Национальный исследовательский Томский политехнический университет»,

Евгений Владимирович Плотников, канд. хим. наук, доцент, Исследовательская школа химических и биомедицинских технологий,

Алексей Сергеевич Гоголев, канд. физ.-мат. наук, директор, Исследовательская школа физики высокоэнергетических процессов, ФГАОУ ВО «Национальный исследовательский Томский политехнический университет»,

Евгений Лхамацыренович Чойнзонов, д-р мед. наук, профессор, академик РАН, директор, НИИ онкологии Томского НИМЦ, ФГБНУ «Томский национальный исследовательский медицинский центр» РАН,

Вячеслав Михайлович Бузник, академик РАН, д-р хим. наук, профессор, кафедра неорганической химии,

Евгений Николаевич Больбасов, канд. техн. наук, научный сотрудник, Научно-образовательный центр Б.П. Вейнберга, ФГАОУ ВО «Национальный исследовательский Томский политехнический университет», г. Томск,

e-mail: ebolbasov@gmail.com

Список литературы

1. Кульбакин Д.Е. и др. Выбор реконструктивного материала для восстановления костных дефектов челюстно-лицевой области в онкологической практике // Голова и шея. 2018. № 6. С. 64-69.

2. Zadpoor A.A., Malda J. Additive Manufacturing of Biomaterials, Tissues, and Organs // Ann. Biomed. 2017. № 45. PP. 1-11.

3. Badaraev A.D. et al. Piezoelectric polymer membranes with thin antibacterial coating for the regeneration of oral mucosa // Applied Surface Science. 2020. Vol. 504.

4. Akimchenko I.O. et al. One-step production of 3D printed ferroelectric polymer forms using fused deposition modeling // Applied Physics Letters. 2021. Vol. 119. № 20.

5. Kapat K. et al. Piezoelectric Nano-Biomaterials for Biomedicine and Tissue Regeneration // Advanced Functional Materials. 2020. Vol. 30. № 44.

6. Tipnis N.P., Burgess D.J. Sterilization of implantable polymer- based medical devices: A review // International Journal of Pharmaceutics. 2018. Vol. 544. № 2. PP. 455-460.

7. Yuriev Y. et al. DLC-coated ferroelectric membranes as vascular patches: Physico-chemical properties and biocompatibility // Membranes (Basel). 2021. Vol. 11. № 9.

8. Martins P. et al. Electroactive phases of poly(vinylidene fluoride): Determination, processing and applications // Progress in Polymer Science. 2014. Vol. 39. № 4. PP. 683-706.

9. Kochervinskii V.V. The structure and properties of block poly(vinylidene fluoride) and systems based on it // Russian Chemical Reviews. 1996. Vol. 65. № 10.

10. Li Y. et al. Polymorphic Extended-Chain and Folded-Chain Crystals in Poly(vinylidene fluoride) Achieved by Combination of High Pressure and Ion-Dipole Interaction // Macromolecules. 2015. Vol. 48. № 23. PP. 8565-8573.