Биокомпозиционные материалы с дифференцированной поровой структурой

• Автор: Мастрюкова, Диана Львовна
• Шифр специальности: 05.17.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 180 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ

1. Обзор литераторы

1.1. Состав, структура и свойства костных тканей

1.2. Модели повреждения костей в разных условиях

1.3. Основные типы имплантационных материалов доя костного эндопротезирования

1.4. Система организмимплантат и механизм срастания имплантаткость

1.5. Особенности получения пористых стеклокерамических материалов на основе фосфатов кальция с заданным уровнем свойств

1.6. Факторы, влияющие на процесс спекания стеклокерамики

1.7. Выводы из обзора литературы

2 Обоснование выбора основных направлений исследования

3. Экспериментальная часть

3.1. Методика эксперимента
3.1.1. Подготовка сырьевых компонентов
3 Изготовление опытных образцов
3.1.3. Определение удельной поверхности порошков
3.1.4. Определение усадки и вспенивания материалов 5
3 Определение физикохимических свойств материалов
3.1.6. Исследование структуры и фазового состава материалов
3.1.7. Определение механических и керамических свойств композиционного материала
3.1.8. Биологические исследования композиционного материала
3.2. Синтез материалов с бимодальной поровой структурой и исследование их физико
химических и механических свойств
.1. Исследование режима термической стабильности гидроксиапашга
2. Исследование условий формирования поровых структур в системе Стекло Газообразователь
3. Исследование атиятотя гранулометрического состава стекловидной матрицы и кристаллического наполнителя и их количественного содержания в материале на процесс его синтеза
.4. Исследование влияния гранулометрического состава и количественного соотношения матрицы и наполнителя на структуру и свойства материала
.5. Выводы по главе 3.2
3.3. Исследование влияния микропористых полиминеральных гранул цеолита на структуру и 5 свойства материала
.1. Выводы по главе
3.4. Рекоменд ации к моделированию процесса получения композиционного материала с 3 заданным уровнем свойств
3.4.1. Выводы по главе 3.4
3.5. Синтез и исследование структуры и свойств многослойных материатов
3.5.1. Исследование влияния технологических параметров на процесс синтеза многослойных 1 материалов
3 Разработка многослойных материалов в соответствии с моделями структур 9 замещаемых костных тканей
3 Выводы по главе
4. Общие выводы
5. Список литературы
6. Приложения
ВВЕДЕНИЕ


Органический матрикс, в свою очередь, состоит из коллагеновых волокон, образованных коллагеном типа I . Молекулы коллагена состоят из трех скрученных полипептидных нитей, способных собираться в фибриллы диаметром 0 нм , . Между минерализованными волокнами коллагена находятся молекулярные цепочки клей, соединяющий волокна между собой Рис. Эти клейкие нити могут разматываться, когда кость находится под напряжением, и сокращаться, когда нагрузка снята. Эти мостики между волокнами играют роль микроскопических пружинок, помогающих кости переживать ударные нагрузки , . Таблица 1. Основной состав кости, масс. Минеральный состав костной ткани, масс. Соли натрия и калия 2,0
Рис. Основные компоненты, составляющие костную ткань а Неорганическая составляющая, представленная кристаллами гидроксиапатита СаьРОАгОН б Органическая составляющая, представленная коллагеном клеевые мостики показаны стрелками адаптировано с сайта . Таблица 1. Компоненты, масс. Установлено, что природный ГА не удовлетворяет требованиям медицины по химической чистоте, по этой же причине нельзя использовать ГА, полученный из костей животных, для создания имплантатов без предварительной высокотехнологичной очистки ,. Вследствие отклонений от стехиометрии, в первую очередь по кальцию, величина СаР отношения в костном ГА может изменяться в пределах 1,2 до 2,0. Таким образом, ГА по своему составу охватывает область от трех до четырехкальциевого фосфата. В катионной подрешетке отмечается присутствие небольших количеств ионов 3, К, М, в анионной карбонат ионов, сульфат ионов, ионов фтора Кроме того, фосфат ионы присутствуют не только в виде группировок РУ, но и в виде НРОА2 и Р7Удо 7. Общее количество добавок может превышать 5 . Кристаллы гидроксиалатита имеют большую активную удельную поверхность, которая для одного грамма кости составляет до 0 м2, а для всей костной ткани скелета около 2 км2. Такая большая поверхность обеспечивает стабильный солевой обмен. Роль гидроксиалатита сводится к участию в обмене веществ, благодаря его склонности к образованию твердых растворов замещения и к обеспечению необходимого уровня прочности за счет построения жесткого каркаса с учетом индивидуальной нагрузки. Прочность гидроксиалатита на разрыв доходит до 7 МПа ,. Процесс резорбции ГА идет постепенно с замещением ионов Са2 ионами Н9 и эта реакция является обратимой. Резорбция ГА повышается при дефиците ионов кальция и, наоборот, понижается при их достатке или избытке. В молекуле ГА может быть от 8 до ионов кальция, которые занимают два кристаллографически различных положения . На Рис. ГА, из которой видно, что ионы кальция занимают два положения, соответственно Са, и Сап. Находящийся в положении I ион кальция имеет окружение ионами О2, близкое к октаэдрическому. Ионы кальция, находящиеся в близком к гексаэдрическому положению окружены 6 ионами О2 из тетраэдров РОАУ и групп ОН. Соответственно, ионы Са2 в структуре ГА занимают различные координационные положения. Наиболее вероятным является замещение ионов кальция при их недостатке или избытке в октаэдрических координационных сферах, в которых его связь с ионами О2 слабее, чем в гексаэдрах . Рис. Синтетический гцдроксиапатит может быть получен разными методами, такими, как осаждение по реакциям нейтрализации и гидролиз из водных растворов, методами твердофазового синтеза, зольгель методом, алкоксометодом и многими другими . Это позволяет получать ГА лишенный вредных примесей, с заданными параметрами элементарной ячейки, необходимым соотношением Са Р, размером и формой кристаллов. По данным , установлено, что кристаллы гидроксиапатита, в основном находящиеся в остеобластах и остеокластах, при гипокинезии обездвиженности растворяются, а освобожденные кальций и фосфор переходят в кровь и выводятся с мочой. Однако, при длительном горизонтальном положении, в позвонке, например, осуществляется двустороннее равноценное давление в любом положении, что предупреждает позвоночник от деструктивного разрушения при длительной горизонтальной гипокинезии и космической невесомости, т.