Силикофосфатные биокомпозиционные материалы с регулируемой поровой структурой для костно-пластической хирургии

• Автор: Свентская, Наталья Валерьевна
• Шифр специальности: 05.17.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 159 с. : ил.

1. Обзор литературы

1.1. Состав, структура и свойства костных тканей

1.2. Кремний в живых организмах и его влияние на остеогенные процессы

1.3. Классификация имплантационных материалов для костной пластики

1.4. Имплантационные материалы заместительного действия

1.4.1. Биоинертные материалы

1.4.2. Биоактивные материалы

1.4.3. Имплантационные материалы на основе фосфатов кальция

1.4.4. Медицинские кальцийфосфатные цементы

1.4.5. Композиционныематериалы с фосфатами кальция, покрытия по

металлам
1.4.6. Биоактивные силикатные сткла
1.4.7. Система организмимгшантат и механизм связывания имплантат
кость
1.5. Имплантационные материалы регенеративного действия
1.5.1. Конструкции тканевой инженерии типы клеточных линий и
биологических молекул, вызываемые эффекты
1.5.2. Стволовые клетки
1.5.3. Морфогенетические белки
1.5.4. Факторы роста
1.5.5. Влияние химического состава, рельефа поверхности
матрицы и других стимулов на прикрепление клеток
1.6. Поровая структура материала влияние на физикомеханические и
биологические свойства. Методы порообразования стекла
1.7. Требования, предъявляемые к материалам регенеративного действия
1.8. Выводы из обзора литературы
1.9 Обоснование выбора направления исследования1
2. Методика эксперимента
2.1. Расчет областей составов биоактивных сткол по правилу
аддитивности
2.2. Варка стекла, подготовка компонентов рабочих смесей
2.3. Синтез гидроксиапатита, ртрхкальциевого фосфата и полиминраль
ных композиций на их основе
2.4. Изготовление опытных образцов
2.5. Исследование структуры и фазового состава сткол, ГА, РТКФ,
композиционных материалов
2.6. Определение физикохимических свойств стекла и композиционных
материалов
2.7 Определение керамических свойств композиционных материалов
2.8. Определение механических свойств композиционных материалов
3. Экспериментальная часть
3.1. Установление зависимости биологической активности сткол системы
0i от их химического состава и структурных параметров
3.1.1. Изучение растворимости сткол в дистиллированной воде и водоустойчивости
3.1.2. Изучение биоактивности сткол i vi в
3.1.3. Связь биологической активности стекла с его химическим составом и
степенью связности кремнекислородного мотива
3.1.4. Оптимизация состава шихты и условий варки стекла
3.1.5. Изучение кристаллизационной способности сткол
3.1.6. Оценка влияния теплового прошлого стекла 5 на его
структуру и кристаллизационную способность
3.1.7. Выводы
3.2. Синтез и исследование структуры кальцийфосфатных
наполнителей вводимых в силикофосфатные БКМ
3.2.1. Фосфаты кальция структуры ГА с отношением СаР 1,,, полненные осаждением из растворов
3.2.2. Анионные замещения в структуре Садефицитных ГА
3.2.3. Температурная динамика изменений фосфатной подсистемы в ГА
3.2.4. Динамика дегидратации, термической диссоциации и полиморфных
превращений ГА с отношением СаР 1,5 1,
3.2.5. Синтез полимииеральных композиций на основе ГКФиГА
3.2.6. Взаимодействие в системе Стеклофосфаты кальция
3.2.7. Выводы
3.3. Синтез пористых силикофосфатных БКМ и исследование их физикохимических и механических свойств
3.3.1. Исследование технологических свойств стекломатрицы
3.3.2. Изучение спекания порошков стекла различной дисперсности
3.3.3. Изучение взаимодействий в системе Стекло Газообразователь
3.3.4. Изучение спекания заготовок из гранулированного стекла
3.3.5. Модель спекания пористых силикофосфатных БКМ
3.3.6. Технология получения имплантатов сложной конфигурации
3.3.7. Изучение резорбции пористых образцов в растворе НО
3.3.8. Выводы .
3.4. Общие выводы
Список литературы


Различные значения механических свойств плотной костной ткани, измеренные в параллельном и перпендикулярном направлениях свидетельствуют об анизотропии е свойств. Это связано с тем, что многочисленные остеоны, образованные минерализованными волокнами коллагена, располагаются вдоль линии кости, обеспечивая однонаправленное армирование, что приводит к значительному сопротивлению действующим нагрузкам и повышению механической прочности костной ткани в параллельном направлении. В перпендикулярном же направлении, разрушение происходит по слоистой структуре остеопов со смещением и отрывом отдельных костных пластинок, что требует значительно меньших величин прикладываемых нагрузок. На механические свойства также оказывает влияние микроструктура костной ткани е пористость и размеры пор табл. Из данных таблиц 1. Таблица Г. Характеристики Кость губчатая Кость плотная Зубная. Р направление Дентин Эмаль. Прочность на растяжение, МПа . Прочность на изгиб МПа . Таблица 1. Размер пор, мкм . Кости позвоночника Пористость,. Прочность губчатой костной ткани очень вариабельна, например, прочностью при сжатии губчатого вещества из проксимальнойюбласти большеберцовой костисоставляет около 3,5 МПа, прочность этого вещества из головки тазобедренного сустава равна 1 МПа. Для губчатой кости существует тесная взаимосвязь между прочностью и костной массой, аименно аж. Роб, где аеж предельная сила сжатия губчатой кости, МПа Р0б объемная масса кости, кгм3. Существует зависимость для губчатой и кортикальной костной ткани между модулем упругости Е от пористостью П Е 1П3 . Постоянство химического состава костной ткани, е рост, развитие ремоделирование обеспечивается жизнедеятельностью костных клеток остеобластов, остеоцитов, остеокластов. Остеокласты развиваются из стволовой клетки крови. Поэтому,, при установке имплантатов в костную ткань их поверхность по возможности покрывают надкостницей. Остеобласты в пер. ЫдоКк росток клетки с высокой синтетической способностью, синтезируют и секретируют органический матрикс кости и участвуют в его минерализации, регулируя поток соединений кальция и фосфора. Остеобласты синтезируют во внеклеточный матрикс молекулы коллагена,, регулируют их сборку в пучки коллагеновые волокна, продуцируют гликопротеины, цитокины, протеогликаны,. После того, как органический, коллагеновый, предшественник кости остеоид выстроен, остеобласты производят его минерализацию посредством секреции матричных пузырьков, содержащих высокие концентрации фосфата кальция и щелочной фосфотазы. На начальном этапе минерализации ведущую роль играют протеогликаны, занимающие зазоры между молекулами тропоколлагена в коллагеновых фибриллах, они связывают кальций, удерживая его в зонах зазоров. В дальнейшем протеогликаны разрушаются ферментами, а с коллагеном в области зазоров связываются фосфопротеины, которые,, реагируя с кальцием формируют первые кристаллы минералов. Дальнейшее воздействие щелочной фосфотазы приводит к образованию кристаллов гидроксиапатита, которые растут в промежутках между фибриллами. Остеоциты в пер. ЮБ или куЩэ клетка основные клетки костной ткани,, залегают в лакунах, окружнных минеральным матриксом, сообщаются между собой канальцами, через которые происходит питание и гуморальная регуляция воспринимая сигнальные молекулы факторы роста, паратгормон, витамин И, остеоциты запускают локальный процесс перестройки костной ткани, ограниченный мелким участком кости. Остеокласты в пер. В организме взрослого человека постоянно происходит перестройка ремоделирование костей, причм скорость обновления костной ткани составляет в год, т. Ремоделирование костной ткани циклический процесс. На начальном этапе происходит резорбция материала, осуществляемая остеокластами, которая может продолжаться у взрослого человека до 6 недель. Далее наступает фаза реверсии недели, которая характеризуется переходом от процессов резорбции к формированию костной ткани за счт сопряжения деятельности остеокластов и остеобластов. Фаза формирования остеогенеза начинается с локальной дифференциации преостеобластов распологаются в надкостнице в остеобласты и их миграции в область резорбирующей лакуны.