Пористые кальцийфосфатные стеклокристаллические материалы для костного эндопротезирования

• Автор: Бучилин, Николай Викторович
• Шифр специальности: 05.17.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 169 с. : ил.

Содержание

Список сокращений

Введение.

1. Обзор литературы

1.1. Строение кости и требования к материалам для костного эндопротезирования

1.2. Классификация материалов для костного эндопротезирования.

1.2.1. Первое поколение биоматсриалов биоинсртиыс

или глухие материалы

1.2.2. Второе поколение биоматсриалов биоактивные

или продвинутые материалы.

1.2.3. Трегье поколение биоматсриалов интеллектуальные композиции и покрытия

1.2.4. Четвертое поколение биоматериалов истинно интеллектуальные биоматсриалы
1.3. Разноуровневая пористость и способы ес получения.
1.3.1. Теоретические основы процесса спекания.
1.3.2. Методы получения пористых биоматериалов.
2. Обоснование основных направлений исследования.
3. Методическая часть
3.1. Приготовление шихты, варка и термообработка стекол
3.2. Подготовка и характеристика порошков стекол.
3.3. Синтез пористых материалов
3.4. Методы исследования структуры стекол
и стеклокристаллических материалов
3.5. Методы определения технологических свойегв стекол
3.6. Методы определение физикомеханических свойств
пористых материалов.
3.7. Методы определения медикобиологических
характеристиких материалов.
4. Кристаллизация и спекание порошков кальцийфосфатных стекол
4.1. Кристаллизационные свойства и структура фосфатных стекол.
4.2. Вязкостные характеристики кальцийфосфатных стекол
4.3. Влияние фракционного состава на кристаллизационные
свойства стекла и физикохимические свойства материалов.
4.4. Выводы по главе 4
5. Синтез материалов с открытой и канальной поровой структурой.
5.1. Выбор вида и концентрации газообразователя
для материалов с открытыми порами.
5.2. Разработка материалов с канальными порами
5.3. Структура и свойства материалов с открытой и канальной пористостью
5.4. Выводы по главе 5.
6. Синтез пористых материалов методом шликерного литья
6.1. Выбор и оптимизация технологических параметров
для синтеза материалов с канальными порами.
6.2. Выбор и оптимизация технологических параметров
для синтеза материалов с ячеистыми порами
6.3. Структура и свойства материалов с канальной и ячеистой пористостью.
6.4. Выводы по главе 6.
7. Взаимодействие пористых материалов с физиологическими средами
7.1. Поведение материалов в искусственной плазме.
7.2. Поведение материалов в контакте с костной тканыо животных.
7.3. Выводы по главе 7
8. Обсуждение результатов
9. Общие выводы.
Список литературы


Справа внизу - ТЭМ-фотография кристаллов гидроксиапатита, изъятых из кортикальной кости. Разрушение кости происходит при деформациях свыше 3 %. Жесткость кости, увеличивается с увеличением содержания минеральной составляющей. Повышенная прочность и трещиностойкость кости объясняется, главным образом, ее иерархической структурой, которая останавливает трещины уже после небольшого их продвижения. Главными механизмами упрочнения, по всей видимости, являются отклонение трещины 1раницами раздела, и вытягивание волокон. Механические свойства плотной кости человека приведены в табл. В случае губчатой кости, модуль Юнга (измеренный при сжатии) и прочность при сжатии находятся в диапазонах 1-2 ГПа и 1-0 МПа, соответственно. С увеличивающейся плотностью кости модуль Юнт и прочность при сжатии значительно увеличиваются. Механические свойства кости в значительной степени зависят от направления приложения нагрузки и структуры кости. Прочность кости значительно уменьшается с возрастом. Таблица 2. К настоящему времени разработан широкий спектр материалов для замены костных тканей, однако единой их классификации до сих пор не существует. Чаще всего такие материалы классифицируют по химическому составу и характеру взаимодействия с организмом после имплантации. По указанным признакам данные материалы подразделяют на биоинертные и биакгивные. Однако в связи с развитием научно-технической отрасли (в частности разработкой материалов с заранее заданными свойствами, а также внедрением новых методов синтеза и анализа) в настоящее время предложена иная классификация существующих биоматериалов, основанная на истории их создания и развития. По этой классификации все материалы для замены костных дефектов принято делить на 4 поколения [2]: первое поколение - «глухие материалы», второе поколение - «продвинутые материалы», третье - «интеллектуальные покрытия и композиции» и четвертое - «истинно интеллектуальные материалы». Последняя классификация не исключает первую, а, наоборот, фактически является ее логическим продолжением. Биоинертные материалы - это материалы нетоксичные и устойчивые к биохимическим воздействиям организма, которые в силу своей химической природы не способны образовывать непосредственную связь с костью [1,2]. Мри имплантации «глухих» материалов под действием биохимических процессов вокруг них формируется капсулирующая оболочка из плотных тканей (грануляционной, соединительной, остеоидной), отделяющая их от системы живых клеток. Капсулирующая оболоча препятствует регенерации кости и ее срастанию с имплантатом. Биоинертные материалы, как правило, сохраняют свои первоначальные свойства независимо от продолжительности пребывания в контакте с живой средой, а если и вступают в химическое взаимодействие со средой организма, то продукты реакций чужеродны живой среде. Металлы и сплавы - нержавеющая сталь (марки 2 и 4), титан и его сплавы (ВТ-0, ВТ6-С, ЛТС4), кобальт-хром-молибденовые сплавы («Комохром», «Эндокаст»). Достоинствами металлов являются: высокие прочностные характеристики, обеспечивающие надежную эксплуатацию эндопротезов в условиях статических и динамических нагрузок, а также относительная дешевизна и технологичность изготовления конечных изделий. По этим причинам на сегодняшний день из металлов изготавливаются подавляющее большинство имплантатов. Титановые эндопрогезы получили широкое распространение в клинической практике ввиду того, что они практически не подвергаются коррозии и остаются инертными по отношению к окружающим тканям. Однако, главным недостатком металлов является то, что со временем под действием окружающей среды организма они корродируют, и организм отравляют перешедшие в раствор ионы металлов [2, 6]. Особенно этот недостаток проявляется у протезов, изготоволенных из сталей. В клинической практике неоднократно отмечались случаи возникновения воспалительных реакций вокруг таких протезов, и пациентам приходилось проходить повторные курсы лечения постоперационных осложнений. Полимерные материалы - полиэтилен, полипропилен, силикон, тефлон, полиметилмстакрилат, полиуретан и т.