category: Композиционные материалы
УДК 678.8
A.V. Hrulkov1, Timoshkov P.N.1, Yazvenko L.N.1, Usacheva M.N.1
КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ МЕДИКО-БИОЛОГИЧЕСКОГО НАЗНАЧЕНИЯ (обзор)
Ограничения из-за санкций, введенных против РФ, привели к некоторому дефициту сырья и оборудования, что вынудило создать собственное производство конструкций из полимерных композиционных материалов (ПКМ) – в частности, для перспективных материалов медико-биологического назначения.
В данном обзоре рассматриваются преимущества композиционных материалов по сравнению с металлическими и керамическими имплантатами и протезами, перспективные направления использования ПКМ медико-биологического назначения в протезировании и имплантации, требования к материалам, проблемы биомедицинских композиционных материалов.
Keywords: композиционные материалы, биоматериал, имплантат, протез, углеродное волокно, медицинская техника.
ЛИТЕРАТУРА
1. Каблов Е.Н. Стратегические направления развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года // Авиационные материалы и технологии. 2012. №S. С. 7–17.
2. Каблов Е.Н. России нужны материалы нового поколения // Редкие земли. 2014. №3. С. 8–13.
3. Каблов Е.Н. Инновационные разработки ФГУП «ВИАМ» ГНЦ РФ по реализации «Стратегических направлений развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года» // Авиационные материалы и технологии. 2015. №1 (34). С. 3–33. DOI: 10.18577/2071-9140-2015-0-1-3-33.
4. Каблов Е.Н. Из чего сделать будущее? Материалы нового поколения, технологии их создания и переработки – основа инноваций // Крылья Родины. 2016. №5. С. 8–18.
5. Дасковский М.И., Дориомедов М.С., Севастьянов Д.В., Скрипачев С.Ю. Полимерные биокомпозиты – перспективы применения (обзор) // Авиационные материалы и технологии. 2017. №3. С. 74–80. DOI: 10.18577/2071-9140-2017-0-3-74-80.
6. Севастьянов Д.В., Сутубалов И.В., Дасковский М.И., Шеин Е.А. Полимерные биокомпозиты на основе биоразлагаемых связующих, армированных натуральными волокнами (обзор) // Авиационные материалы и технологии. 2017. №4. С. 42–50. DOI: 10.18577/2071-9140-2017-0-4-42-50.
7. Bebionic: [Электронный ресурс]. Germany, Duderstadt. URL: http://bebionic.com/ (дата обращения: 27.03.2018).
8. Рентгеновские флюорографические аппараты: каталог компании «АМИКО рентгенотехника». М.: ГУ РосНИИ ИТ и АП, 2011. 9 с.
9. Duppenbecker P.M., Wehner J., Renz W. et al. Gradient transparent RF housing for simultaneous PET/MRI using carbon fiber composites // Nuclear Science Symposium and Medical Imaging Conference Record (NSS/MIC) (Anaheim, CA, USA, October 27–November 3, 2012). 2012. P. 3478–3480.
10. Inspirit Medical Solutions: [Электронный ресурс]. URL: https://www.inspiritmed.com/ (дата обращения: 27.03.2018).
11. Штильман М.И. Полимеры медико-биологического назначения. М.: Академкнига, 2006. 400 с.
12. Углерод-углеродный композиционный материал: пат. 2391118 Рос. Федерация. №2008137112/15; заявл. 17.09.08; опубл. 10.06.10.
13. Андреева А.В. Основы физикохимии и технологии композитов: учеб. пособие для вузов. М.: ИПРЖР, 2001. 192 с.
14. Волова Т.Г. Материалы для медицины, клеточной и тканевой инженерии: электрон. учеб. пособие. Красноярск: ИПК СФУ, 2009. 1 электрон. опт. диск.
15. Salernitano E., Migliaresi C. Composite materials for biomedical applications: a review // Journal of Applied Biomaterials & Biomechanics. 2003. Vol. 1. P. 3–18.
16. Ramakrishna S., Mayer J., Wintermantel E., Leong K.W. Biomedical applications of polymer-composite materials: a review // Composites Science and Technology. 2001. Vol. 61. P. 1189–1224.
17. De Santis R., Prisco D., Apicella A. et al. Carbon fiber post adhesion to resin luting cement in the restoration of endodontically treated teeth // Journal of Materials Science Materials in Medicine. 2000. Vol. 11. P. 201–206.
18. Petersen R. Carbon fiber biocompatibility for implants // Fibers. 2016. Vol. 4 (1). P. 1.
19. Ali M.S., French T.A., Hastings G.W. et al. Carbon fibre composite bone plates // The Journal of Bone and Joint Surgery. 1990. Vol. 72. P. 586–591.
20. Pimberton D.J., McKibbin B., Savage R. et al. Carbon-fibre reinforced plates for problem factures // The Journal of Bone and Joint Surgery. 1992. Vol. 74. P. 88–92.
21. Tarallo L., Mugnai R., Adani R. et al. A new volar plate made of carbon-fiber-reinforced polyetheretherketon for distal radius fracture: analysis of 40 cases // Journal of Orthopaedics and Traumatology. 2014. Vol. 15. P. 277–283.
22. Blazewicz M. Carbon materials in the treatment of soft and hard tissue injuries // European Cells & Materials. 2001. Vol. 2. P. 21–29.
23. Medes D.G., Angel D., Grishkan A., Boss J. Histological response to carbon fiber // The Journal of Bone and Joint Surgery. 1985. Vol. 67. P. 645–649.
24. Ratner B.D., Hoffman A.S., Schoen F.J. Composites // Biomaterials Science. 2nd ed. 2004. P. 183.
25. Pilliar R.M., Blackwell R., Mancnab I., Cameron H.U. Carbon fiber-reinforced bone cement in orthopedic surgery // Journal of Biomedical Materials Research. 1976. Vol. 10. P. 893–906.
26. Saha S., Pal S. Mechanical characterization of commercially made carbon-fiber-reinforced polymethylmethacrylate // Journal of Biomedical Materials Research. 1986. Vol. 20. P. 817–826.
27. Huang Z.-M., Fujihara K. Stiffness and strength design of composite bone plates // Composites Science and Technology. 2005. Vol. 65. P. 73–85.
28. Bagheri Z.S., Avval P.T., Bougherara H. et al. Biomechanical analysis of a new carbon fiber/flax/epoxy bone fracture plate shows less stress shielding compared to a standard clinical metal plate. Transactions of the ASME // Journal of Biomedical Engineering. 2014. Vol. 136. P. 136–139.
29. Технология полимеров медико-биологического назначения. Полимеры природного происхождения: учеб. пособие / под ред. М.И. Штильмана. М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2015. 328 с.
2. Каблов Е.Н. России нужны материалы нового поколения // Редкие земли. 2014. №3. С. 8–13.
3. Каблов Е.Н. Инновационные разработки ФГУП «ВИАМ» ГНЦ РФ по реализации «Стратегических направлений развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года» // Авиационные материалы и технологии. 2015. №1 (34). С. 3–33. DOI: 10.18577/2071-9140-2015-0-1-3-33.
4. Каблов Е.Н. Из чего сделать будущее? Материалы нового поколения, технологии их создания и переработки – основа инноваций // Крылья Родины. 2016. №5. С. 8–18.
5. Дасковский М.И., Дориомедов М.С., Севастьянов Д.В., Скрипачев С.Ю. Полимерные биокомпозиты – перспективы применения (обзор) // Авиационные материалы и технологии. 2017. №3. С. 74–80. DOI: 10.18577/2071-9140-2017-0-3-74-80.
6. Севастьянов Д.В., Сутубалов И.В., Дасковский М.И., Шеин Е.А. Полимерные биокомпозиты на основе биоразлагаемых связующих, армированных натуральными волокнами (обзор) // Авиационные материалы и технологии. 2017. №4. С. 42–50. DOI: 10.18577/2071-9140-2017-0-4-42-50.
7. Bebionic: [Электронный ресурс]. Germany, Duderstadt. URL: http://bebionic.com/ (дата обращения: 27.03.2018).
8. Рентгеновские флюорографические аппараты: каталог компании «АМИКО рентгенотехника». М.: ГУ РосНИИ ИТ и АП, 2011. 9 с.
9. Duppenbecker P.M., Wehner J., Renz W. et al. Gradient transparent RF housing for simultaneous PET/MRI using carbon fiber composites // Nuclear Science Symposium and Medical Imaging Conference Record (NSS/MIC) (Anaheim, CA, USA, October 27–November 3, 2012). 2012. P. 3478–3480.
10. Inspirit Medical Solutions: [Электронный ресурс]. URL: https://www.inspiritmed.com/ (дата обращения: 27.03.2018).
11. Штильман М.И. Полимеры медико-биологического назначения. М.: Академкнига, 2006. 400 с.
12. Углерод-углеродный композиционный материал: пат. 2391118 Рос. Федерация. №2008137112/15; заявл. 17.09.08; опубл. 10.06.10.
13. Андреева А.В. Основы физикохимии и технологии композитов: учеб. пособие для вузов. М.: ИПРЖР, 2001. 192 с.
14. Волова Т.Г. Материалы для медицины, клеточной и тканевой инженерии: электрон. учеб. пособие. Красноярск: ИПК СФУ, 2009. 1 электрон. опт. диск.
15. Salernitano E., Migliaresi C. Composite materials for biomedical applications: a review // Journal of Applied Biomaterials & Biomechanics. 2003. Vol. 1. P. 3–18.
16. Ramakrishna S., Mayer J., Wintermantel E., Leong K.W. Biomedical applications of polymer-composite materials: a review // Composites Science and Technology. 2001. Vol. 61. P. 1189–1224.
17. De Santis R., Prisco D., Apicella A. et al. Carbon fiber post adhesion to resin luting cement in the restoration of endodontically treated teeth // Journal of Materials Science Materials in Medicine. 2000. Vol. 11. P. 201–206.
18. Petersen R. Carbon fiber biocompatibility for implants // Fibers. 2016. Vol. 4 (1). P. 1.
19. Ali M.S., French T.A., Hastings G.W. et al. Carbon fibre composite bone plates // The Journal of Bone and Joint Surgery. 1990. Vol. 72. P. 586–591.
20. Pimberton D.J., McKibbin B., Savage R. et al. Carbon-fibre reinforced plates for problem factures // The Journal of Bone and Joint Surgery. 1992. Vol. 74. P. 88–92.
21. Tarallo L., Mugnai R., Adani R. et al. A new volar plate made of carbon-fiber-reinforced polyetheretherketon for distal radius fracture: analysis of 40 cases // Journal of Orthopaedics and Traumatology. 2014. Vol. 15. P. 277–283.
22. Blazewicz M. Carbon materials in the treatment of soft and hard tissue injuries // European Cells & Materials. 2001. Vol. 2. P. 21–29.
23. Medes D.G., Angel D., Grishkan A., Boss J. Histological response to carbon fiber // The Journal of Bone and Joint Surgery. 1985. Vol. 67. P. 645–649.
24. Ratner B.D., Hoffman A.S., Schoen F.J. Composites // Biomaterials Science. 2nd ed. 2004. P. 183.
25. Pilliar R.M., Blackwell R., Mancnab I., Cameron H.U. Carbon fiber-reinforced bone cement in orthopedic surgery // Journal of Biomedical Materials Research. 1976. Vol. 10. P. 893–906.
26. Saha S., Pal S. Mechanical characterization of commercially made carbon-fiber-reinforced polymethylmethacrylate // Journal of Biomedical Materials Research. 1986. Vol. 20. P. 817–826.
27. Huang Z.-M., Fujihara K. Stiffness and strength design of composite bone plates // Composites Science and Technology. 2005. Vol. 65. P. 73–85.
28. Bagheri Z.S., Avval P.T., Bougherara H. et al. Biomechanical analysis of a new carbon fiber/flax/epoxy bone fracture plate shows less stress shielding compared to a standard clinical metal plate. Transactions of the ASME // Journal of Biomedical Engineering. 2014. Vol. 136. P. 136–139.
29. Технология полимеров медико-биологического назначения. Полимеры природного происхождения: учеб. пособие / под ред. М.И. Штильмана. М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2015. 328 с.
Вы можете оставить комментарий к статье. Для этого необходимо зарегистрироваться на сайте.
