|
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ИСТИНА ИНХС РАН |
||
Резорбируемые фосфаты кальция с Ca/P ≤ 1.5 как основа для создания биокерамики и биокомпозитов / Resorbable calcium phosphates with Ca/P≤1.5 as a basis for bioceramics and biocompositesдипломная работа (Магистр)
- Научный руководитель: Климашина Е.С.
- Автор: Зуев Дмитрий Михайлович
- Тип: Магистр
- Организация, в которой проходила защита: МГУ имени М.В. Ломоносова
- Год защиты: 2016
- Аннотация: Современная регенеративная медицина требует создания резорбируемых биологически активных композиционных материалов для костных имплантатов. В качестве таких материалов могут выступать наполненные резорбируемыми фосфатами кальция (с соотношением Ca/P ≤ 1.5, например, аморфные смешанно-анионные и трикальциевый фосфаты) деградируемые полимерамы, такие как поли(ε-)капролактон (ПКЛ), поли(D,L-)лактид (ПЛА). Необходимым требованием является наличие специфической макропористой архитектуры (остеокондуктивности), создаваемой с помощью 3D-печати. В случае использования термоэкструзионной 3D-печати необходимы предварительное изготовление композитных кордов полимер/фосфатный наполнитель с равномерным распределением частиц фосфата кальция в термопластическом полимере и отработка параметров печати макропористых периодических структур. Другая проблема связана с гидрофобностью большинства деградируемых полимеров и необходимостью модификации их поверхности. Цель работы: создание биологически активных макропористых композитов на основе фосфатов кальция и биополимеров, а также керамических имплантатов заданной сложной формы на основе смешанно-анионных фосфатов кальция. Задачи работы: синтез и физико-химические исследования аморфных (Ca9(PO4)6•yH2O, АФК) и аморфных смешанно-анионных (Ca3-x(P2O7)x(P6O18)1-x, где x = 0.2, 0.4, 0.6, 0.8, саАФК) фосфатов кальция, β-трикальциевого фосфата (β-ТКФ), получение многофазной плотной биокерамики на основе саАФК, получение наполненного фосфатами кальция (Ca/P ≤ 1.5) термопластичного полимера, 3D-печать макропористых биокомпозитов (β-ТКФ/поли(ε-капролактон), β-ТКФ/поли(D,L-лактид) для костной имплантации, модификация поверхности композита. АФК и саАФК были получены осаждением из растворов при 10°С и pH > 10 согласно следующим реакциям: 9Ca(NO3)2 + 6(NH4)2HPO4 + 6NH4NO3 → Ca9(PO4)6•yH2O↓ + 18NH4NO3 + 3H2O (1) 9CaCl2 + 6Na2HPO4 + 6NaOH → Ca9(PO4)6•yH2O↓ + 18NaCl + 3H2O (2) (3-x)CaCl2 + (1-x)Na6P6O18 + xNa4P2O7 → Ca1-x(P2O7)x(P6O18)1-x↓ + 2(3-x)NaCl. (3) Установлено, что агломераты частиц АФК, полученных осаждением из раствора «хлоридным» методом, имеют меньший средний размер (в 6.4 раз) по сравнению с «нитратным» методом синтеза. Путём температурной обработки (при T = 500°C, 700°C и 900°C в течение 10 часов) спрессованных таблеток саАФК получена многофазная плотная биокерамика. Сформованы композитные корды β-ТКФ/ПКЛ с разным отношением (23% и 46%, 50% и 70%) β-ТКФ и ПКЛ и содержанием связующего агента (вазелинового масла и этилового спирта, соответственно), а также корды β-ТКФ/ПЛА (20% и 50%). Методом экструзионной термопечати изготовлены 3D периодические структуры с размерами ячеек 16.5×16.5×4.5 мм; 30×30×3.5 мм, 10×10×2 мм, а также имплантаты более сложной формы со структурой Кельвина. Продемонстрировано изменение гидрофильности поверхности полученного композита как путем обработки в плазме (500В, 5мА, АС, 5-15 минут), так и вымачиванием в 5•SBF-растворе, а также и их комбинацией. Таким образом, получены биоактивные макропористые композиты на основе фосфатов кальция и биополимеров, а также керамические имплантаты заданной сложной формы на основе смешанно-анионных фосфатов кальция. Показана принципиальная возможность получения остеокондуктивных имплантатов на основе полимеров, наполненных резорбируемыми фосфатами кальция, с помощью термоэкструзионной 3D-печати.
- Добавил в систему: Климашина Елена Сергеевна