ИЗУЧЕНИЕ БИОФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ КОСТНОЙ ТКАНИ ДЛЯ МЕДИКО-БИОЛОГИЧЕСКИХ ПРИЛОЖЕНИЙ

Актуальность. В  последние десятилетия объем реконструктивно-восстановительных операций в  травматологии значительно вырос ввиду повышения случаев травматизма, числа пострадавших в  локальных военных конфликтах, ухудшения экологии. Это привело к увеличению потребности в  пластическом материале и необходимости создания современных наукоемких технологий, позволяющих удовлетворить спрос на пластический материал, включая альтернативные источники получения костных имплантатов. Решение этой проблемы предусматривает углубленное изучение биофизических свойств костной ткани с использованием инновационных методов для разработки требований к созданию новых эффективных имплантатов на основе как натуральной кости, так и искусственных и природных аналогов. Указанные аспекты стали целью настоящего исследования, результаты которого представляют интерес для медико-биологических и  клинических приложений. Материалом исследования послужили фрагменты костей различной локализации человека в  возрастном диапазоне от  3 до  89  лет и  животных (бык) в  возрасте от  1,5 до  2  лет. Биофизические особенности исследованного материала изучены на стадиях пробоподготовки с  использованием оригинальных авторских методов физико-механической обработки, при анализе закономерностей изменения структурно-функционального состояния костного вещества в  норме, при изменении его композитности с  учетом возрастного фактора, анизотропии материала и  уровня структурной организации. Изучение закономерностей структуры выполнено с  применением классических (световая, сканирующая электронная микроскопия) и  современных (акустическая микроскопия) методов. Для оценки функциональных изменений в  макро- и  микрообъемах костных образцов использованы методы инженерной биомеханики. К основным результатам исследований следует отнести разработку инновационных методов пробоподготовки и структурно-функционального анализа. В первую очередь – методы механической обработки костных фрагментов, основанные на использовании в условиях ограниченного количества минерализованных биотканей дисковых и  полых цилиндрических фрез, а  также на применении гидродинамической инцизии, обеспечивающей щадящий режим высокоэффективного режущего воздействия на костную ткань. Другой отличительной особенностью исследования является разработанная методология морфо-механического анализа костных образцов на макро- и  микроуровне с  учетом реального физико-химического состояния образцов. С  целью обеспечения стерильности образцов авторами предложены инновационные методы с  использованием озоно-кислородных смесей. В результате исследований получены комплексные количественные характеристики, отражающие возрастные изменения композиционного состава костной ткани человека, анизотропию ее физико-механических характеристик, параметров остеонов, физико-механических показателей костной ткани с учетом композиционного состава. Заключение. Применение предложен- ной методологии позволило получить новые сведения о  биофизических свойствах костной ткани, представляющие интерес для биоим-плантологии, биоматериаловедения и  расширяющие фундаментальные представления о костной ткани как природном биокомпозите. Они служат базой для выработки практических рекомендаций по оптимизации выбора костных фрагментов для изготовления имплантатов с учетом выявленных закономерностей изменения макро- и микроструктуры, физико-механических характеристик и  состава костной ткани в исследованном возрастном диапазоне.