Коллоидно-химические аспекты синтеза гидроксиапатита, модифицированного силикат-ионами

• Автор: Ле Ван Тхуан
• Шифр специальности: 02.00.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Белгород
• Количество страниц: 205 с. : ил.

Содержание
Введение

Глава 1 Литературный обзор

1Л Биоапатит в кальцинированных тканях живых организмов

1.2 Структура и свойства гидроксиапатита как химического аналога биоапатита

1.3 Сравнительные коллоидно-химические свойства микро-, субмикрокристаллического и нанокристаллического гидроксиапатита
1.4 Требования к синтетическому гидроксиапатиту с точки зрения основных практических приложений

1.4.1 Применение гидроксиапатита как имплантата в различных областях медицины

1.4.2 Влияние коллоидно-химических характеристик гидроксиапатита на биорезорбируемость как важное требование к биоматериалам
1.4.3 Химическое модифицирование силикат-ионами как эффективный способ повышения биорезорбируемости гидроксиапатита
1.5 Коллоидно-химические аспекты синтеза нанокристаллического гидроксиапатита, модифицированного силикат-ионами
1.5.1 К вопросу синтеза Бі-ГАП
1.5.2 Коллоидно-химические особенности формирования Бі-ГАП при осаждении из водных растворов
1.6 Особенности адсорбции белков на гидроксиапатитовых материалах
Выводы по литературному обзору
Глава 2 Методики синтеза и экспериментальные методы
2.1 Синтез нанокристаллического гидроксиапатита методом осаждения из растворов
2.2 Рентгенофазовый анализ (РФА)
2.3 Просвечивающая электронная микроскопия (ПЭМ)
2.4 Растровая электронная микроскопия (РЭМ)

2.5 Инфракрасная спектроскопия (ИК)
2.6 pH-метрия и кондуктометия растворов
2.7 Определение величины дзета-потенциала
2.8 Определение распределения частиц по размерам
2.9 Определение удельной поверхности и пористости образцов методом БЭТ
2.10 Количественное определение кальция комплексонометрическим методом..
2.11 Количественное определение фосфора спектрофотометрическим методом .
2.12 Количественное определение кремния спектрофотометрическим методом..
2.13 Количественное определение меди спектрофотометрическим методом
2.14 Количественное определение альбумина биуретовым методом
2.15 Определение биорезорбируемости в различных модельных средах
2.16 Оценка биосовместимости исследуемых образцов «in vivo»
2.17 Определение сорбционных свойств образцов по отношению к меди
2.18 Определение сорбционных свойств образцов по отношению к альбумину... 48 Глава 3 Результаты работы и их обсуждение
3.1 Теоретическое обоснование новых подходов к синтезу Si-ГАП
3.2 Исследование коллоидно-химических процессов, протекающих при формировании фазы Si-ГАП
3.3 Влияние параметров синтеза па структурно-морфологические коллоиднохимические характеристики нанокристаллического Si-ГАП
3.4 Исследование коллоидно-химических свойств нанокристаллического Si-ГАП
3.4.1 Определение гранулометрического состава образцов Si-ГАП
3.4.2 Особенности адсорбции белков на поверхности образцов Si-ГАП
3.4.3 Сорбционная способность Si-ГАП по отношению к тяжелым металлам на примере меди
3.5 Исследование медико-биологических свойств нанокристаллического
Si-ГАП
3.5.1 Определение биорезорбируемости образцов в модельных биологических средах

3.5.2 Оценка биосовместимости нанокристаллического Si-ГАП «in vivo»
Выводы по главе
Глава 4 Производственная апробация нанокристаллического кремнийсодержащего гидроксиапатита
4.1 Технологическая схема производства нанокристалличекого Si-ГАП
4.2 Выпуск и испытание опытно-промышленной партии продукции нанокристаллического Si-ГАП
4.3 Технико-экономические показатели новой продукции
Выводы по главе
Заключение
Список литературы
Приложение А. Коллоидно-химические характеристики образцов Si-ГАП
Приложение Б. Акт о выпуске опытно-промышленной партии Si-ГАП
Приложение В. Акт об испытании образцов Si-ГАП опытно-промышленной
партии
Приложение Г. Акт о использовании результатов диссертационной работы в
производстве
Приложение Д. Акт о внедрении результатов диссертационной работы в учебный
процесс
Приложение Е. Патент на изобретение «Способ получения нанокристаллического
кремнийсодержащего гидроксиапатита»
Приложение Ж. Опытно-промышленный регламент получения Si-ГАП
Приложение И. Тхенические условия ТУ 2148-002-02079230-2

Процесс адсорбции белка определяется, в основном, ионными, вандерваальсовыми, водородными и гидрофобными видами взаимодействий, возникающими между поверхностью и адсорбирующимися молекулами и влекущие за собой изменение свободной энергии Гиббса. Примерный вклад каждого из взаимодействий в величину свободной энергии адсорбции составляет 10-20 кДж/моль для ионных взаимодействий, по 10 кДж/моль — для вандерваальсовых и гидрофобных, 4-29 кДж/моль - для водородных [125].
При помещении материала в биологическую жидкость на границе раздела твердой поверхности с водной средой образуется двойной электрический слой, который появляется в результате ассоциации или диссоциации поверхностных групп и не специфической или (и) специфической адсорбции ионов из раствора. Наличие поверхностного заряда влечет за собой электростатическое взаимодействие между заряженной поверхностью и заряженными участками белковой молекулы, которое является одним из основных факторов, обуславливающих адсорбцию белка. Таким образом, основными причинами, обеспечивающим адсорбцию белков, являются: дегидратация части сорбирующей поверхности и белковой молекулы; перераспределение заряженных групп и структурные изменения в адсорбированной макромолекуле [125].
Механизмы процесса адсорбции белков зависят как от свойств имплантата, так и окружающих его протеинов, электролитов, уровня pH, насыщения кислородом и ряда других факторов. Коллоидно-химические свойства поверхности материала играют важную роль в определении эффективности, количества адсорбции и конформации адсорбированных белков. По результатам экспериментальных исследований и компьютерных моделирований [126, 127] установлено, что взаимодействие биоматериалов на основе ГАП с белками в основном зависит от электростатической силы и в меньшей степени от водородной связи. Заряженные функциональные группы в белковых молекулах за счет электростатического взаимодействия могут связываться с заряженными ионами или группами на поверхности материала, т.е. центрами адсорбции. Для гидроксиапатитовых биоматериалов центры адсорбции и основная движущая