Emerdzhentnyy topologicheskiy podkhod k integratsii svoystv tverdotel'nykh i chastichno-uporyadochennykh sred v poristykh skaffoldakh i tkaneinzhenernykh konstruktsiyakh: analiz na primere gidroksiapatita i poligidroksibutirata s mnogoosnoy CLSEM-vizualizatsiey

Abstract

Full Text

Внедрение в остеорегенерационную практику имплантатов и тканеинженерных конструкций на основе кальций-фосфатных соединений в полимерной матрице (или соответствующих покрытий) часто сталкивается с проблемой неэквивалентности свойств композитов, получаемых по близким, с позиций материаловедения, «рецептурам». Подходы механики композитов, использующие усреднение (исключая методы механики структурированной и (или) гетерогенной среды), дают существенную невязку при аппроксимации таких экспериментальных данных. Полный пул дескрипторов модели усложняет её, но также не влечёт аппроксимативной сходимости, поскольку невозможно её достигнуть для всех неидентичных кривых одновременно. Примером данных невязок является разброс характеристик композиций «полигидроксибутират-гидроксиапатит», получаемых с 1980-х гг. (PMID:1764555) до сего времени (DOI:10.1016/j.jmst.2016.07.007). Нами был предпринят многоугловой электронномикроскопический анализ с построением псевдотрёх-мерных моделей (что близко к понятию электронной томографии или, при отличном позиционировании, электронной голографии) образцов полигидроксибутирата и гидроксиапатита, полученного отличными методами. После этого была осуществлена попытка сборки одномасштабных изображений, в результате которой было выяснено, что интеграция моделей с несогласованием параметров пористости гидроксиапатита и условного титра-сечения нетканого волокна полигидроксибутира-та, полученного технологией электроформования, невозможна, а также выявлено наличие топологических ограничений на заполнение пористой тканеинженерной матрицы полимером, аналогичное работающему в случае заполнения пористой матрицы клетками. При многоосной лазерной микроскопии, используемой для мофо-топологической идентификации структур в гисто-и морфогенезе (DOI:10.1615/VisualizImageProcCompu tatBiomed.2013005967) эти критерии, в частности, индицируются как топологическая связность пространства ткани и (или) гистогенеза (описание на русском: http:// jre.cplire.ru/jre/jan12/6/text.html). При внедрении топологических критериев в квалиметрию микропористых матриц и (или) тканеинженерных конструкций возникает возможность предсказать рост и развитие ткани и биодеградацию и (или) биорезорбцию полимера одновременно, в корреляции с методами получения и соотношением содержания полимерной и неорганической составляющих композита. Невозможность конфигураций с запрещенными топологиями отсеивает неэффективные методы синтеза и ряд соотношений фаз, определяющих геометрию скаффолда и морфогенез ткани в нём.