Синтез гидроксиапатита и формирование биоактивных покрытий из композиционных материалов на его основе и сверхвысокомолекулярного полиэтилена на титане

• Автор: Леонова, Лилия Александровна
• Шифр специальности: 05.17.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 177 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.
Глава 1. МАТЕРИАЛЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ В ВОССТАНОВИТЕЛЬНОЙ МЕДИЦИНЕ ОБЗОР ДАННЫХ ЛИТЕРАТУРЫ.

1.1. Требования, предъявляемые к материалам для эндопротезирования

1.2. Классификация материалов.

1.2.1. Металлы и сплавы.

1.2.2. Керамические материалы.

1.2.3. Биополимеры и синтетические полимерные материалы.

1.3. Биопокрытия и способы их создания на имплантатах.

1.3.1. Плазменное напыление покрытий

1.3.2. Лазерное осаждение.

1.3.3. Электроннолучевое осаждение.
1.3.4. ВЧмагнетронное напыление
1.3.5. Электрохимический метод нанесения покрытий.
Глава 2. СИНТЕЗ ГИДРОКСИАПАТИТА.
2.1. Физикохимические основы синтеза гндроксиапатита.
2.1.1. Термодинамика синтеза
2.1.2. Термодинамический анализ образования гндроксиапатита из растворов
2.2. Исследование процесса синтеза гндроксиапатита из водных растворов солей
2.2.2. Синтез гндроксиапатита методом гомогенного осаждения.
2.2.3. Физикохимичсскис закономерности осаждения гндроксиапатита.
2.2.4. Результаты исследования физикохимических процессов при синтезе гидроксиапатита.
2.3. Исследование гидроксиапатита методами физикохимического анализа.
2.3.1. Дифференциальнотермический анализ гидроксиапатита.
2.3.2. ИКспектрометрическое исследование гидроксиапатита.
2.3.3. Исследование гидроксиапатита методом рентгенофлуоресцентного анализа
2.3.4. Исследование синтезированных порошков гидроксиапатита методом рентгенофазового анализа
2.3.5. Исследование порошка ГА методом растровой электронной микроскопии
2.4. Выводы по главе.
Глава 3. ПОДГОТОВКА ПОВЕРХНОСТИ ТИТАНА.
3.1. Способы подготовки поверхности
3.2. Исследование процесса химического травления титана
3.2.1. Кинетика травления титана.
3.2.2. Методика проведения экспериментов.
3.2.3. Исследование кинетики зравления титана
3.2.4. Исследование работоспособности селективного травителя для титана
3.2.5. Результаты исследования микрорельефа образцов титана ВТ10
3.3. Выводы по главе.
Глава 4. СОЗДАНИЕ И ФОРМИРОВАНИЕ БИОПОКРЫТИЙ НА ТИТАНЕ.
4.1. Исследование процесса растворения СВМГ1.
4.1.1. Приборы и материалы.
4.1.2. Методика эксперимента по растворению СВМП в органических растворителях .
4.2. Формирование бионокрытия на титане
4.2.1. Установки, приборы, материалы.
4.2.2. Методика получения композиции ГАСВМП.
4.2.3. Нанесение ГАСВМПпокрытий на титановые подложки
4.3. Результаты исследования ГАСВМПугюкрытия
4.3.1. Определение влаго и водопоглощения покрытий.
4.3.2. ИКспектромстрическое исследование.
4.3.3. Исследование механических свойств покрытий.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ


В приложении приведена справка об использовании результатов работы, протокол токсикологических испытаний материала, таблица экспериментальных и расчетных данных по химическому травлению титана ВТ1-0. Глава 1. Современное медицинское материаловедение переживает эпоху создания новых материалов и технологий для продления и улучшения качества жизни человека. Одной из областей медицинского материаловедения является создание эндопротезов для лечения широко распространенных заболеваний (артрита и артроза) и замены пораженных суставов при травматизме. К материалам, используемым в медицине, предъявляются высокие 'требования по биосовместимости (биоинертности, биоактивности), высокому уровню физико-механических характеристик, стабильности свойств, долговечности работы в человеческом организме. Идеальный эндопротез должен обладать теми же свойствами, которые присущи истинному суставному сочленению. Наиболее сложной проблемой является достижение хорошего контакта между материалом и живой костью, что влияет на устойчивость и долговечность эндопротеза [1]. Проблема переносимости имплантатов, функционирование которых связано с возникновением механических напряжений и износом. Коррозия, напряжения и процессы химической дшрадации, возникающие вследствие воздействия на эндопротез жидкостей и тканей организма, не только изменяют свойства имплантата (образующиеся продукты могут быть токсичными), но и могут спровоцировать возникновение реакции отторжения имплантата. Таким образом в России сформировалась система БМСИ - новая идеологическая концепция, позволяющая проектировать, производить и применять «Биологически и Механически Совместимые Имплантаты», сочетающие биологическую совместимость имплантата с адекватностью его механического поведения с механическим поведением здорового элемента организма человека, для протезирования или укрепления которого предназначен имплантат [1]. Инициатива создания данной системы принадлежит коллективу технических работников (материаловедов, конструкторов, технологов) Инженерно-Медицинского Центра «МАТИ» (ИМЦ «МАТИ-Медтех») - Российского государственного технологического университета им. К.Э. Циолковского и хирургов ведущих медицинских центров России, в том числе ЦИТО им. H.H. Приорова, г. Москва; РНИНХИ им. A.JI. Поленова, г. Санкт-Петербург; кафедры «Травматология и ортопедия» Российского университета дружбы народов, г. Москва; МОНИКИ им. М.Ф. Владимирского, г. Москва. Цена готового изделия. Эндопротезы суставов представляют собой имплантаты длительного пользования, и основным требованием к ним является максимально возможный ресурс работы в организме человека. Круг материалов, удовлетворяющих критерию биосовместимости, достаточно ограничен (рис. Рис. При выполнении требований механической совместимости, ресурса работы изделий в условиях действия знакопеременных нагрузок, а также стоимости, в качестве основного материала, используемого для изготовления высоконагруженных деталей и узлов конструкций целесообразно использовать титан и его сплавы, которые являются основными материалами для создания эндопротезов, поскольку их физические и механические свойства наиболее адекватны поведению биологических тканей [1] (рис. Па СоСгЩЫО 0аД8 Ш ¦ Ли ¦ Мо А1 Бе ¦ «=* п 1 ¦ Ть» ? Рис. При этом комплекс механических свойств (модуль упругости Е, усталостная прочность а. Таблица 1. Модуль Юнга, ГПа ,0-,9 . До сих пор титановые сплавы и металлокерамические композиции на их основе остаются самыми эффективными материалами для создания имплантатов и других медицинских изделий. С точки зрения биосовместимости для длительно работающих в живом организме имплантатов предпочтительно использовать чистый титан, который в отличие от своих сплавов не содержит вредных для живого организма легирующих добавок, как правило, покрыт пассивирующей пленкой, практически нетоксичен, имеет высокую пластичность [3]. Рис. Наиболее важным является принцип выбора способа передачи нагрузки от различных элементов конструкции имплантатов костным или связочно-хрящевым структурам опорно-двигательного аппарата, которые существенно отличаются по механическому поведению.