Лазерное спекание полимерных микрочастиц полилактида: зависимость от увлажнения

Методом поверхностно-селективного лазерного спекания изготовлены образцы из биосовместимых и биорезорбируемых микрочастиц полилактида с различным содержанием влаги: лиофилизированных, необработанных, с увлажненной поверхностью и с хитозановым гидрофильным покрытием. Исследована морфология поверхности полученных полимерных структур. Спекание проводилось лазером λ = 1,96 мкм при плотности энергии 6–22 Дж/см². При повышении плотности энергии увеличивается толщина слоев, повышается степень спекания и снижается пористость. Лучший результат для тканевой инженерии по стабильности показали микрочастицы с хитозановым покрытием, спеченные при плотности энергии 22 Дж/см².

1. Langer R., Vacanti J. P. Tissue Engineering // Science. – 1993. – V. 260, N 5110. – P. 920–926.

2. Stratton S., Shelke N. B., Hoshino K., Rudraiah S., Kumbar S. G. Bioactive polymeric scaffolds for tissue engineering // Bioact. Mater. – 2016. – V. 1, N 2. – P. 93–108.

3. Sevastianov V. I. Technologies of tissue engineering and regenerative medicine // Russ. J. Transplantology Artif. Organs. – 2014. – N 3. – P. 93

4. Mani M. P., Sadia M., Jaganathan S. K., Khudzari A. Z., Supriyanto E., Saidin S., Ramakrishna S., Ismail A. F., Faudzi A. A. M. A review on 3D printing in tissue engineering applications // J. Polym. Eng. – 2022. – V. 42, N 3. – P. 243–265.

5. Li X., Lin Y., Liu M., Meng L., Li C. A review of research and application of polylactic acid composites // J. Appl. Polym. Sci. – 2023. – V. 140, N 7.

6. Jadhav A., Jadhav V.S. A review on 3D-printing: An additive manufacturing technology // Mater. Today Proc. – 2022. – V. 62. – P. 2094–2099.

7. Charoo N. A., Barakh Ali S. F., Mohamed E. M., Kuttolamadom M. A., Ozkan T., Khan M. A., Rahman Z. Selective laser sintering 3D printing – an overview of the technology and pharmaceutical applications // Drug Dev. Ind. Pharm. – 2020. – V. 46, N 6. – P. 869–877.

8. Пат. RU 150514U1: Установка для формирования биосовместимых структур / Баграташвили В., Антонов Е., Попов В., Юсупов В. Заявка 24.12.2013. Опубл. 20.02.2015.

9. Antonov E. N., Krotova L. I., Minaev N. V, Minaeva S. A., Mironov A. V. , Popov V. K., Bagratashvili V.N. Surface-selective laser sintering of thermolabile polymer particles using water as heating sensitizer // Quantum Electron. – 2015. – V. 45, N 11. – P. 1023–1028.

10. Минаев Н. В., Антонов Е. Н., Минаева С. А., Чурбанов С. Н. Установка для исследования процессов поверхностно-селективного лазерного спекания порошковых биосовместимых материалов // Приборы и техника эксперимента. – 2019. – N 1. – P. 150–152.

11. Minaev N. V., Demina T. S., Minaeva S. A., Dulyasova A. A., Minaeva E. D., Gonchukov S. A., Akopova T. A., Timashev P. S. The Evolution of Surface-Selective Laser Sintering: Modifying and Forming 3D Structures for Tissue Engineering // Bull. Russ. Acad. Sci. Phys. – 2020. – V. 84, N 11. – P. 1315– 1320.

12. Demina T. S., Frolova A. А., Istomin A. V., Kotova S. L., Piskarev M. S., Bardakova K. N., Yablokov M. Y., Altynov V. A., Kravets L. I., Gilman A. B., Akopova T. A., Timashev P. S. Coating of polylactide films by chitosan: Comparison of methods // J. Appl. Polym. Sci. – 2020. – V. 137, N 3. – P. 48287.

13. Rogovina S. Z., Akopova T. A., Vikhoreva G. A. Investigation of properties of chitosan obtained by solid-phase and suspension methods // J. Appl. Polym. Sci. – 1998. – V. 70, N 5. – P. 927–933.

14. Demina T. S., Popyrina T. N., Minaeva E. D., Dulyasova A. A., Minaeva S. A., Tilkin R., Yusupov V. I., Grandfils C., Akopova T. A., Minaev N. V., Timashev P. S. Polylactide microparticles stabilized by chitosan graft-copolymer as building blocks for scaffold fabrication via surface-selective laser sintering // J. Mater. Res. Springer International Publishing, – 2022. – V. 37, N 4. – P. 933–942.

15. Goodridge R. D., Tuck C. J., Hague R. J. M. Laser sintering of polyamides and other polymers // Prog. Mater. Sci. – 2012. – V. 57, N 2. – P. 229–267.

16. Bradley D., Roth G. Adaptive Thresholding using the Integral Image // J. Graph. Tools. – 2007. – V. 12, N 2. – P. 13–21.

17. Padilla-Martinez J. P., Berrospe-Rodriguez C., Aguilar G., Ramirez-San-Juan J. C., Ramos-Garcia R. Optic cavitation with CW lasers: A review // Phys. Fluids. – 2014. – V. 26, N 12.

18. Юсупов В. Особенности лазероиндуцированной термокавитации воды // Акустический журнал. – 2024. – V. 70, N 6. – P. 828–837.

19. Минаева Е. Д., Минаев Н. В., Попырина Т. Н., Демина Т. С., Игнатьева Н. Ю., Захаркина О. Л., Юсупов В. И. О механизме лазерного спекания полимерных структур с использованием воды // Оптика и спектроскопия. – 2025. – Т. 133, № 10. – С. 1041–1044.

20. Antonov E. N., Dunaev A. G., Konovalov A. N., Minaeva S. A., Popov V. K. Temperature field distribution in polymer particles during surface-selective laser sintering // Laser Phys. – 2020. – V. 30, N 5. – P. 055601.