Формирование микроструктуры и свойств карбонатгидроксиапатитовой керамики

• Автор: Бибиков, Василий Юрьевич
• Шифр специальности: 05.17.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 133 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ф ВВЕДЕНИЕ

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 О применение биокерамических материалов в медицине

1.2 Биологические твердые ткани

1.3 Структура и кристаллохимия апатитов

1.4 Замещенные формы гидроксиапатита.

1.5 Способы синтеза гидроксиапатита и карбонатзамещенных апатитов

Ф 1.6 Спекание гидроксиапатитовой и карбонатгидроксиапатитовой керамики

ЦЕЛЬ РАБОТЫ.

2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1 Исходные материалы.
2.2 Технология керамики на основе карбонатгидроксиапатита
2.3 Методы исследования
3. СИНТЕЗ КАРБОНАТГИДРОКСИАПАТИТА.
3.1 Синтез порошка карбонатгидроксиапатита осаждением из растворов.
ф 3.2 Синтез порошка карбонатгидроксиапатита гстсрофазным методом
3.3 Синтез магнийсодержащего карбонатапатита
4. ПРЕВРАЩЕНИЯ В КАРБОНАТГИДРОКСИАПАТИТЕ И МАГНИЙЗАМЕЩЕННОМ
КАРБОНАТГИДРОКСИАПАТИТЕ В ШИРОКОМ ИНТЕРВАЛЕ ТЕМПЕРАТУР
4.1 Термическое разложение карбонатгидроксиапатита при спекании.
4.2 Термическое разложение магнийсодержащего карбонатгидроксиапатита
5. ИССЛЕДОВАНИЯ ВЛИЯНИЕ АТМОСФЕРЫ СПЕКАНИЯ И ДОБАВОК ПА СПЕКАНИЕ, МИКРОСТРУКТУРУ И СВОЙСТВА
КАРБОНАТГИДРОКСИАПАТИТОВОЙ КЕРАМИКИ.
5.1 Влияние атмосферы на спекание керамики.
5.2 Влияние добавок СаСЬ и СаСЬ СаСОз на спекание карбонатгидроксиапатита.
5.3 Влияние добавок фосфатов натрия и калия на спекание
5.4 Влияние добавки К2СО3 на спекание.
5.5 Биологические испытания КГАП
6. ВЫВОДЫ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Характерные особенности взаимодействия этих материалов с физиологической средой организма, показатели их свойств, определяющие перспективность применения тех или иных материалов для имплантации неоднократно обсуждались в литературе (1-). Изначально предпочтение отдавалось биологически инертным, то есть не токсичным и устойчивым к биохимическим воздействиям организма материалам: коррозионно-стойким металлам (титан и его сплавы, нержавеющая сталь и др. Однако биоинертные материалы нашли лишь ограниченное применение в реконструктивно-восстановительной хирургии из-за неизбежных реакций отторжения. Возможно, наиболее распространенная конструкция из биоинертных материалов это эндопротез тазобедренного сустава. Способность его деталей к интеграции с костной тканыо может быть достигнута нанесением биоактивных покрытий. К первой группе биоактивных материалов для костной имплантации относятся некоторые ортофосфаты кальция, структура, технология и свойства которых изучаются в течение многих лет (7-], а также являются предметом интенсивных исследований в настоящее время. Принципиально другой класс биоактивных материалов - это биостекла и биоситаллы (6,-]. Первое исследование но применению фосфата кальция (трехкальциевый фосфат) in vivo относят к г. В последующие годы были изучены различные ортофосфаты (], в том числе гидроксиапатита (ГАП) [). Гидрокснапатнт - наиболее устойчивый к резорбции внеклеточными жидкостями организма ортофосфат кальция - является основной минеральной составляющей костной ткани, зубной эмали и дентина. ГА играет важнейшую роль во многих физиологических процессах, происходящих в организме человека (,]. Перенасыщенность биологических жидкостей организма ионами кальция и фосфат-ионами обеспечивает протекание процессов минерализации. В частности, слюна обладает минерализующими свойствами, защищая зубы при патологических процессах. ГАП является кал ьци фи катом, развитие которого может приводить к поражению сердечного клапана и сосудов (]. Предпринимались многочисленные попытки создания керамических материалов на основе ГА, пригодных по своим эксплуатационным характеристикам для использования в качестве материалов для имплантатов. Однако ГАП-керамика находит лишь весьма ограниченное применение для замещения костных тканей. Причины этого - низкие показатели механических свойств керамики, существенно уступающие таковым у биологической костной ткани. Новым направлением в реконструктивно-восстановительной костной хирургии является так называемая инженерия костной ткани (bone tissue engineering) [,]. Согласно этому методу, организм сам может восстанавливать поврежденную ткань, если для этого созданы надлежащие условия, а именно если имеется матрикс соответствующей архитектуры, на котором происходит наращивание ткани, и необходимые стимулы для остеогенеза. Болес детально, метод инженерии костной ткани состоит в культивировании стромальных стволовых клеток пациента и определенных биомолекул в биологически совместимом с организмом пористом матриксе. Затем такой имплантат помещается в дефект кости. В результат пролиферации и диффереицировки клеток происходит формирование новой костной ткани в поровом пространстве матрикса в соответствии с заложенной генетической информацией. Пористая керамика на основе ГАП рассматривается в качестве одного из наиболее перспективных материалов для таких матриксов. Исследования в области совершенствования материалов на основе ГАП в настоящее время направлены на регулирования ее химических (кинетика растворения) и механических (несущая способность имплантируемой конструкции) свойств, микроструктуры (требуемая пористость для обеспечения биологических потоков) и биологического поведения (взаимодействие с протеинами и клетками). Созданы разнообразные композиционные материалы на основе ГАП, в том числе с биополимерами [,]. Особое внимание уделяется вопросу модифицирования ГАП с целью управления механизмами и кинетикой взаимодействия керамического материала с физиологической средой организма человека. ГАП характеризуется низкой растворимостью в водных средах при pH около 7.