Формирование микроструктуры и свойств керамики на основе гидроксиапатита и трикальцийфосфата

• Автор: Кубарев, Олег Леонидович
• Шифр специальности: 05.17.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 124 с. : ил.

1. Обзор литературы

1.1. Структура и свойства естественной кости

1.2. Свойства фосфатов кальция

1.3. Поведение фосфатов кальция в водных средах

1.4. Описание процессов растворения при исследованиях резорбируемости неорганических биоматериалов

1.5. Структура ортофосфатов кальция

1.6. Методы синтеза ортофосфатов кальция

1.6.1. Синтез гидроксиапатита

1.6.2. Синтез трикальцийфосфата

1.6.3. Получение бифазных фосфатов кальция (БФК)

1.7. Биологическое поведение БФК-керамики

1.8. Особенности спекания фосфатно-кальциевой керамики
1.8.1. Плотная керамика
1.8.2. Пористая ГА керамика
1.8.3. Керамические гранулы
1.9. Цель работы
2. Материалы и методы исследования
2.1. Исходные материалы
2.2. Технология керамики на основе БФК
2.3. Методы исследования
2.3.1. Определение удельной поверхности порошка
2.3.2. Определение линейной и объемной усадки
формовок при обжиге
2.3.3. Определение кажущейся плотности и открытой пористости керамики
2.3.4. Определение прочностных характеристик керамики
2.3.5. Рентгенографические исследования

2.3.6. Электронная микроскопия
2.3.7. Инфракрасная спектроскопия образцов
2.3.8. Ионометрия растворов
2.3.9. Исследование топографии поверхности образцов методами сканирующей зондовой микроскопии
2.3.10. Исследование адсорбции протеинов
3. Синтез бифазных фосфатов кальция и исследование формирования микроструктуры керамики при спекании
3.1. Синтез фосфатов кальция
3.1.1. Синтез гидроксиапатита методом осаждения
3.1.2. Синтез трикальцийфосфата
3.1.3. Синтез композиционных бифазных материалов ГА/ТКФ
3.1.4. Синтез магнийсодержащих бифазных фосфатов кальция
3.2. Формирование микроструктуры при спекании
3.2.1. Исследование спекания керамики на основе ГА-ТКФ
3.2.2. Влияние спекающей добавки на спекание
БФК керамики
3.2.3 Получение гранул
4. Свойства БФК
4.1. Исследование растворимости
4.2. Влияние среды на замедленное разрушение и
прочность керамики на основе БФК
4.3. Адсорбция протеинов
4.4. Испытания на цитотоксичность
4.5 In vivo тестирование БФК-керамики
5. Выводы
6. Список литературы

Повреждения и заболевания костных тканей занимают одно из первых мест среди причин смертности, временной нетрудоспособности и развития инвалидности. Для восстановления функции костных тканей и соответствующих органов необходимо использовать имплантанты из различных материалов. В идеальном случае материал должен быть биологически совместимым с тканью, то есть не быть токсичным, не вызывать отрицательных реакций со стороны организма, не отторгаться организмом как инородное тело, и быть биологически активным, то есть вступать в непосредственное взаимодействие с биологической системой организма, приводящему к формированию костной ткани или к образованию соединения с ней [1-4].
Кальций-фосфатные материалы рассматриваются как наиболее перспективные для восстановления и замещения дефектов костных тканей. В частности, гидроксиапатит (ГА, Са^РОДбСОНД), являющийся основным минеральным компонентом костной ткани, характеризуется остеокондуктивным поведением и наименьшей среди ортофосфатов кальция растворимостью в водных средах [5-7]. Он используется для изютовления керамических имплантантов и нанесения покрытий на детали эндопротезов, устойчивых к резорбции в организме человека. В 1920 году Алби впервые сообщил об успешном испытании кальций-фосфатных материалов для восстановления костных дефектов [8]. Однако только в 70-х годах прошлого века началось систематическое исследование возможности применения синтетических кальций-фосфатных фаз в медицине [9-11]. Большой вклад в науку о фосфатах кальция и технологию материалов на их основе внесли отечественные (В.П. Орловский, В.Я. Шевченко, П.Д. Саркисов, Ю.Д. Третьяков, Е.С. Лукин и др.) и зарубежные ученые (Р. Легерос, У. Бонфилд, Л. Хенг, Г. Дакулси, X. Аоки и др.). Значительный прогресс достигнут в понимании процессов взаимодействия фосфатов кальция с физиологической средой (Н.С. Сергеева, А.И. Воложин, В.К. Леонтьев, К. Рей, П. Дюшейен и

В ИПК РАН был разработан метод получения пористой керамики на основе ГА, содержащей мелкие и крупные взаимопроникающие поры в количестве до 70 об. % [98]. Размер гранул можно варьировать в пределах от 50 до более чем 2000 мкм. Технолщия - суспензионная, основана на принципе несмешивающихся жидкостей. Дисперсный порошок апатита или другого фосфата кальция смешивают с биополимером в определенной концентрации с получением суспензии, которую затем подвергают интенсивному перемешиванию в несмешивающейся жидкости -дисперсионной среде. В качестве такой жидкости может быть использовано растительное масло.
В медицинской практике керамические гранулы находят применение в реконструктивно-восстановительной хирургии и в системе доставки лекарственных препаратов.
В реконструктивно-восстановительной хирургии гранулы используются при лечении пародонта (локальный и генерализованный пародонтит средней и тяжелой степени, идиопатическая патология пародонта при инсулиннезависимом сахарном диабете), околокорневых, фолликулярных и резидуальных кист челюстей и т.д.
Использование ГА керамики в качестве системы доставки дает возможность управляемого, локализированного выделения препарата. В [105] показана возможность увеличения продолжительности выделения в 2-3 раза лекарственного препарата посредством покрытия ГА гранул полилактидами. Время выделения контролировалось пористостью гранул и толщиной покрытия.
Системы доставки препаратов с применением керамики можно классифицировать следующим образом: гомогенные и гетерогенные.
Гомогенные системы подразумевают использование отпрессованной смеси порошка лекарства и порошка, микрогранул ГА или гранул 1 А непосредственно пропитанных раствором лекарственного препарата.