Формирование микроструктуры и свойств фторгидроксиапатитовой керамики

• Автор: Туманов, Сергей Викторович
• Шифр специальности: 05.17.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 133 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

1.1 Биоматериалы для имплантации в костной хирургии

1.2 Структура и свойства биологической костной ткани

1.3 Структура и свойства гидроксиапатита и его замешенных форм

1.4 Способы синтеза гидроксиапатита и фторзамещнных апатитов.

1.5 Спекание гидроксиапатитовой и фторгидроксиапатитовой керамики.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.

2.1 Исходные материалы

2.2 Технология керамики на основе гидроксиапатита.
2.3 Методы исследования.
3. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ДОБАВКИ ИазРО, НА СПЕКАНИЕ. МИКРОСТРУКТУРУ И СВОЙСТВА ГИДРОКСИАПАТИТОВОЙ
КЕРАМИКИ.
3.1 Влияние добавки Ыа3Р на спекание гидроксиапатитовой керамики
3.2 Формирование фазового состава и микроструктуры гидроксиапатитовой керамики в зависимости от температуры обжига
3.3 Механические свойства гидроксиапатитовой керамики с добавкой
4. ФОРМИРОВАНИЕ МИКРОСТРУКТУРЫ И СВОЙСТВ ГИДРОКСИАПАТИТОВОЙ КЕРАМИКИ С ЧАСТИЧНЫМ ЗАМЕЩЕНИЕМ ГРУПП ОН НА ИОНЫ ФТОРА
4.1 Фазовый состав, микроструктура и свойства керамики с введением природного фтор идроксиапатита
4.2 Фазовый состав, микроструктура и свойства керамики, полученной с использованием синтезированных порошков г идроксиапатита и фторгидроксиапатита
4.3 Синтез порошка фторгидроксиапатита, технологические особенности и свойства керамики, полученной на его основе
5. I VI И I VIV ИСПЫТАНИЯ ФТОРГИДРОКСИАПАТИТОВОЙ
КЕРАМИКИ.
5.1 Влияние среды на замедленное разрушение и прочность гидроксиапатитовой и фторгидроксиапатитовой керамики.
5.2 I vi тестирование фторгидроксиапатитовой керамики
5.3 I viv тестирование фторгидроксиапатитовой керамики
6. ВЫВОДЫ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Не вступает в химическое взаимодействие даже спустя несколько тысяч часов, проведанных в экстремальных условиях (кислые или щелочные среды, присутствие неорганических, органических и биологических молекул). Примерами такой керамики служат АЬОз, 2гСЬ, к этой же группе материалов относят и углерод. Эти материалы не образуют каких-либо связей с тканями живого организма. Материалы с малой реакционной способностью. Представителями материалов этой группы являются сложнокомпонентные стёкла, например ЫагО-СаРг-РгОз-БЮг. Такой состав позволяет образовывать стеклу связи с белками, то есть способствовать хемосорбции. Материалы со средней реакционной способностью, например, стёкла в системе ЫагО-СаО-РгОз-БЮг. В отличие от предыдущего, стекло на основе оксида кальция не только образует связи с белками, он и является источником ионов кальция (происходит выщелачивание этого элемента из стекла), что стимулирует образование новой костной ткани. Биокерамика с возможностью полного усвоения живым организмом. Характерными представителями этой группы являются различные фосфаты кальция, такие как трехкальциевый фосфат - СазСРОдЬ (ТКФ) и ГА с его различными замещёнными формами, в том числе при замене групп ОН на Р - ФГА. Такая биокерамика показывает превосходную биосовместимость с тканями (3). Кроме того, ГА может образовывать непосредственную связь с костью. Неудачным является использование ГА керамики для условий тяжёлых нагрузок (искусственные зубы или кости опорно-двигательного аппарата) из-за ее низкой прочности, особенно во влажных окружающих средах (3). На сегодняшний день областью применения таких материалов являются небольшие ненагруженные имплантаты, порошки, гранулы, покрытия, и низко нагруженные пористые имплантаты [-1. Однако проводилось множество исследований с целью получить механически более надежную биоактивную керамику, включая и материалы на основе ГА [6,1. К сожалению, ни один из рассмотренных выше материалов не обладает в полной мере всеми свойствами костной ткани, поэтому всё большее внимание привлекают к себе композиционные материалы. Сочетая в себе положительные качества составляющих их компонентов, такие материалы в наибольшей степени соответствуют по механическим свойствам костной ткани. Примерами подобных композитов могут служить полимер-керамические имплантаты, где неорганическая фаза (стекло, фосфаты кальция), отвечающая за повышенную биосовместимость, равномерно распределена в матрице органического вещества, обеспечивающего прочность и упругость имплантата. Другой тип композиционных материалов - это титановый сплав, обеспечивающий высокие прочностные характеристики, покрытый слоем ГА, способствующего биоинтеграции имплантата. Знание физических, химических, и механических свойств твёрдых тканей весьма важно, так как определяет необходимые количественные параметры для изготовления имплантатов искусственной кости. Биологические твёрдые ткани (кость и зубы) являются керамико-органическими композитами со сложной микроструктурой [-). Костная ткань имеет многоуровневую композиционную структуру (). Главными составляющими кости являются коллаген (~ масс. Кроме этого имеются и другие органические составляющие: протеины, полисахариды, а также в малых количествах липиды [). Коллаген, который может рассматриваться как матрица, существует в виде микроволокон. Отдельные коллагеновые волокна образуют сетсподобную структуру. Диаметр коллагенового микроволокна изменяется от 0 до нм. Фосфат кальция в форме кристаллического ГА и/или аморфного фосфата кальция (ЛКФ) обеспечивает жёсткость кости. Кристаллы ГА присутствуют в форме пластин или игл и имеют размеры около - нм в длину, около нм в ширину, и 1,5-5 нм в толщину [8). Они уложены параллельно коллагеновому волокну так, что большее измерение кристаллов совпадает с длинной осью волокна. Минеральная фаза, существующая в кости - не дискретное скопление кристаллов ГА, она скорее состоит из непрерывной фазы, что доказывается высокой прочностью кости после полного удаления органической фазы |8|. Коллаген - податливый материал с относительно высокой прочностью, низким модулем упругости, и другими характерными для полимеров свойствами.