Кинетика высвобождения мономеров и олигомеров при биодеградации полимерного стента

Автор: Александр Рафаелович Хайрулин

Соавторы: Кучумов А.Г.

Организация: Научно-технологический университет «Сириус»

Биоразлагаемые полимерные стенты из PLLA являются перспективной альтернативой металлическим, обеспечивая временную поддержку сосуда [1]. Однако сложность прогнозирования долгосрочного поведения из-за непредсказуемого изменения механических свойств (потеря радиальной жесткости, повышение хрупкости) ограничивает клиническое применение, приводя к рестенозу и тромбозу.

Была использована упрощенная геометрия (куб 0,14×0,14×0,14 мм) – вырезанная часть стента. Анализируются две модели биодеградации PLLA: высвобождение мономеров и олигомеров. Для связи химической деструкции с изменением механического отклика введен параметр «повреждения». Математическая постановка включает: уравнение реакции разрыва эфирных групп, уравнения реакции-диффузии для пространственно-временного распределения продуктов деградации (мономеров и олигомеров) и выражение для их диффузии. Рассмотрены три варианта граничных условий: омывание с трех сторон (ГУ1), частичное погружение в ткань (ГУ2), полное погружение (ГУ3).

На основе моделей повреждений оценено падение модуля Юнга и радиальной жесткости стента. При полном омывании (ГУ1) модель мономеров дает более высокие значения эффективного модуля Юнга по сравнению с моделью олигомеров. При ГУ2 и ГУ3 наблюдается противоположная закономерность: скорость падения модуля у модели олигомеров значительно ниже. Данные различия обусловлены применением модели кристалличности при высвобождении олигомеров.

Расчет радиальной жесткости стента показал начальное значение в пределах 30 Н/мм при начальной кристалличности 0,3859, соответствующей стенту, напечатанному на 3D – принтере. Это значение соответствует литературным данным и подтверждает корректность модели и достоверность результатов [2].