Моделирование механизмов поляризации фосфатов кальция

• Автор: Парамонова, Екатерина Владимировна
• Шифр специальности: 03.00.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 103 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА I. Обзор литературы

Гидроксилапатит структура, предполагаемые механизмы переноса заряда.

ГЛАВА II. Методы компьютерного моделирования

Поверхность потенциальной энергии.

Молекулярная механика.

Квантовохимические методы

Методы iii

Полуэмпиричсскис методы.

Базисные наборы.

Точность квантовохимических расчетов.
Выбор методов расчтов
ГЛАВА III. Модели структуры апатита. Размерный эффект.
ГЛАВА IV. Определение возможности переноса протона в канале гидроксилапатита
Определение энергетических барьеров на пути переноса протона по каналам апатитной
структуры.
Влияние внешнего электрического поля на энергетические барьеры
ГЛАВА V. Композиционные материалы на основе фосфатов кальция дальнейшие
перспективы.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Литература


В метаболических процессах в кости участвуют три основных типа клеток остеокласты, остеобласты и остсоциты ,,9. Остеокласты крупные многоядерные клетки, которые резорбируют кость, растворяя соли и разрушая матрикс. Активные остеокласты обычно имеют от 2 до 5 ядер. Остеобласты образуют сплошной клеточный пласт на поверхности образующейся кости. Основная функция остеобластов синтез белков органического матрикса, в частности коллагена. Впоследствии в органическом матриксе откладываются минеральные вещества. Остеобласты, окружнные минерализованным органическим матриксом, превращаются в остсоциты, обеспечивающие обмен веществ в кости. Органический матрикс включает коллагеновые волокна и другие белки, синтезируемые остеобластами, а также белки, поступающие из крови. Минеральные вещества кости представлены главным образом кристаллами гидроксилапатита ГА СаюРб0Н2 и аморфным фосфатом кальция АФК СазРг Аморфная фаза фосфата кальция существует в форме сферических гранул диаметра 0 А, в то время, как ГА формирует иглоподобные кристаллы. Рентгеновские исследования показали , , 7, 2,1, что аморфная фаза имеет определенный атомный порядок и микрокристаллы упорядоченные домены диаметром около 9. А. Кристаллы ГА могут содержать карбонат СОз, фтор и различные другие минералы в следовых количествах. Например, значительное количество фтора входит в состав ГА, содержащегося в зубах ,,6. При восстановлении кости одновременно с формированием органической основы идет кальцинация белкового матрикса за счт кристаллизации на нм ГА. Ионы кальция, необходимые для минерализации, организм берет из плазмы крови. ЗСа2 2РО. СазРО. Са2 ЗСа3Р2 Н i0462. При этом вначале формируется так называемый кластер Поснера Са9Рб, предложенный Поснером и Беттсом в качестве наиболее вероятной модели структурной единицы АФК ,2,1. Кластер Поснера ПК практически сферичен диаметр 9. и имеет слоистую структуру Рис. Каждый из двух параллельных слоев содержит три группы Р и три Са, каждая из троек образует равносторонний треугольник, при этом слои не зеркальны окружение Са в верхнем и нижнем слоях различно. Предполагается , ,,2,1, что некоторая часть Са и Р в биологических жидкостях существует именно в такой, Са9Рб, конфигурации, достаточно малой по своим размерам для прохождения через биологические мембраны. Более того, при переходе АФК в ГА АФК достаточно диссоциировать до ПК, распада на ионы при этом не требуется 1. Рис. Кластер Поснера Роьпег, серым цветам показан кальций, красным кислород, жлтым фосфор. Так, путем отложения АФК на коллагеновых волокнах и перехода его в ГА, хрящевая мозоль постепенно заменяется минерализованной костной мозолью, и спустя примерно год кость восстанавливает свою биологическую целостность. Ориентация кристаллов гидроксилапатита определяется в первую очередь ориентацией коллагеновых волокон матрикса 6. Инертная биокерамика. Не вступает в химическое взаимодействие даже спустя длительное время, проведнное в экстремальных условиях кислые или щелочные среды, присутствие неорганических, органических и биологических молекул. Биоматериалы этой группы не образуют какихлибо химических связей с тканями живого организма. Биокерамика с малой реакционной способностью. Образует связи с белками, то есть происходит хемосорбция. Биокерамика со средней реакционной способностью. Биокерамика, полностью усваиваемая живым организмом. Эта группа состоит из фосфатов кальция таких как, гидроксилапагит Са РО,бОП2 и ортофосфат кальция СазР2. Такая биокерамика очень рсакционноспособна и спустя несколько лет после имплантации место протеза занимает вновь образовавшаяся костная ткань . В принципе, последняя группа и есть идеальный тип искусственного имплантата, поскольку в этом случае проблемы прочности и биосовместимости не возникают вообще. Рассасывающийся гидроксилапагит активирует остеобласты, и, в дальнейшем, часть рассасывающегося апатита идт на минерализацию вновь образовавшейся костной ткани.