OBRABOTKAMETALLOV Vol. 27 No. 1 2025 173 MATERIAL SCIENCE ревматоидный артрит, переломы шейки бедра и врожденные деформации [1]. Эти имплантаты предназначены для замены поврежденного тазобедренного сустава, восстановления двигательной функции и снижения болевого синдрома [2]. В связи с ответственной функцией поддержания массы тела и обеспечения движений материалы для тазобедренных имплантатов должны обладать превосходными механическими свойствами, биосовместимостью и долговечностью [3]. Аддитивные технологии (АТ), или 3D-печать, коренным образом изменили биомедицинскую инженерию, открыв возможности для создания сложных геометрических форм и персонализированных имплантатов, адаптированных к индивидуальной анатомии пациента [4]. В частности, методы аддитивного производства позволяют использовать пористые титановые сплавы, что способствует улучшению остеоинтеграции и минимизации разницы в жесткости между имплантатом и костью, обеспечивая тем самым благоприятные долгосрочные результаты для пациентов [5]. В настоящем исследовании проводится оценка механических свойств, биосовместимости и общей эффективности имплантатов тазобедренных суставов, изготовленных как из традиционных материалов, так и с применением аддитивных технологий [6]. Целью работы является изучение потенциала аддитивного производства для улучшения результатов лечения пациентов посредством преодоления ограничений, присущих классическим имплантатам, таких как эффект «экранирования» от нагрузки и недостаточная интеграция с костной тканью [7]. Среди всего спектра полимерных биоматериалов полиэфирэфиркетон (ПЭЭК, PEEK) выделяется своей пригодностью для 3D-печати, превосходя другие материалы, используемые в ортопедической имплантологии [8]. ПЭЭК (PEEK) находит применение в традиционных производственных процессах при создании различных биомедицинских имплантатов [9]. Он характеризуется высокой прочностью и модулем Юнга, близким к соответствующему показателю кости человека, что позволяет минимизировать эффект «экранирования» от нагрузки и повысить стабильность имплантата. Благодаря этим свойствам ПЭЭК (PEEK) является перспективным материалом для изготовления несущих элементов, таких как чашки тазобедренного сустава [10]. ПЭЭК (PEEK) обладает высокой термической стабильностью и температурой плавления около 343 °C. Это позволяет ему выдерживать процессы стерилизации, необходимые для медицинских имплантатов, без деградации, что обеспечивает сохранение свойств на протяжении всего срока службы в организме [11]. Кроме того, ПЭЭК (PEEK) демонстрирует исключительную химическую стойкость к широкому спектру веществ, включая растворители, кислоты и основания, что гарантирует его долговечность и стабильность в условиях организма без возникновения нежелательных реакций [12]. Биосовместимость ПЭЭК (PEEK) как надежного материала для биомедицинских применений подтверждена многочисленными исследованиями [13, 14]. Для адекватной оценки применимости ПЭЭК (PEEK) в несущих ортопедических имплантатах ключевое значение имеют механические испытания и исследования износостойкости. В частности, Редди и др. (Reddy et al.) [15] исследовали механические свойства напечатанных образцов ПЭЭК (PEEK), предназначенных для зубных имплантатов, и установили, что образцы, изготовленные при угле растра (45°/−45°), демонстрируют улучшенные показатели прочности на растяжение, сжатие и изгиб. Это свидетельствует о перспективности ПЭЭК (PEEK) как альтернативы титану и диоксиду циркония в стоматологии. Чжан и др. (Zhang et al.) [16] в своих исследованиях композитного имплантата ПЭЭК-Ti6Al4V, в рамках проведения механических испытаний, оценивали прочность на сжатие и износостойкость в соответствии со стандартными протоколами ASTM. Ду и др. (Du et al.) [17] изучали механические характеристики каркасов из композиционного материала ПЭЭК-SiN. Анализ ПЭЭК-имплантатов методом сканирующей электронной микроскопии (СЭМ) позволяет получить ценные сведения о морфологии поверхности и микроструктурных особенностях материала. Так, Лим и др. (Lim et al.) в 2019 году [18] использовали СЭМ для оценки пористости различных напечатанных конструкций из ПЭЭК и титана. Результаты показали, что размер пор около 1,2 мм наиболее соответствует структуре губчатой кости человека. Доказано, что данный оптимальный размер пор улучшает
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1