Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Технология редких, рассеянных и радиоактивных элементов

Диссертационная работа:

Леонова Лилия Александровна. Синтез гидроксиапатита и формирование биоактивных покрытий из композиционных материалов на его основе и сверхвысокомолекулярного полиэтилена на титане : диссертация ... кандидата технических наук : 05.17.02 / Леонова Лилия Александровна; [Место защиты: Том. политехн. ун-т].- Томск, 2010.- 177 с.: ил. РГБ ОД, 61 10-5/2446

смотреть введение
Введение к работе:

Актуальность проблемы. В последние годы значительное внимание уделяется улучшению качества и увеличению продолжительности человеческой жизни. Травматизм, поражения и заболевания суставов представляют собой глобальную медико-социальную проблему. Самым эффективным способом лечения и восстановления целостности костной ткани в этом случае является эндопротезирование. Одним из возможных путей решения данной проблемы является создание биоактивных покрытий на металлических имплантатах. Имплантаты в биоактивном исполнении позволяют сократить сроки лечения при тяжелых заболеваниях и исключить отторжение последних.

По существующей технологии, биопокрытия на титановых имплантатах получают электрохимическими методами, а также методами плазменного, магнетронного, лазерного напыления биоактивного материала. Высокоэнергетические воздействия, характерные для данных методов, приводят к частичной деструкции биоактивного материала и снижению его эффективности. Кроме этого для нанесения покрытий используется сложное дорогостоящее оборудование, эксплуатация которого требует высококвалифицированного персонала, специально оборудованных помещений и т.д., что приводит к удорожанию готовой продукции.

В настоящее время в качестве биоактивного материала для покрытий эндопротезов применяют, главным образом, гидроксиапатит (ГА), получаемый обжигом костей крупного рогатого скота с последующим измельчением. При этом получают порошки с широким спектром дисперсности и включающие частицы размером до 50-100 мкм. Синтез искусственного ГА осуществляют, преимущественно, осаждением из водных растворов солей кальция гидрофосфатом аммония. По данному методу образуются аморфизированные труднофильтруемые осадки гид-роксиапатита переменного состава, которые в процессе сушки агломерируются, спекаются и, как следствие, требуют дополнительного измельчения.

Поэтому исследование и разработка новых методов синтеза мелкокристаллического гидроксиапатита, недорогих и технологических способов формирования биоактивных покрытий на титане из композиционных материалов является задачей актуальной и востребованной.

Данная работа выполнялась в рамках приоритетного направления развития науки и техники в РФ «Индустрия наносистем и материалов», и соответствует критической технологии «Технологии создания биосовместимых материалов», утверждённых Президентом РФ приказом №

Пр-843 от 21.05.06 г. и распоряжением № 1243-р от 25.08.2008 г., соответственно; при сотрудничестве с филиалом «Российского научного центра восстановительной травматологии и ортопедии имени академика Г.А. Илизарова», г. Томск и «Центром ортопедии и медицинского материаловедения» РАМН РФ, г. Томск и поддержана программой «Участник молодежного научно-инновационного конкурса» фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере.

Целью работы является изучение физико-химических закономерностей синтеза гидроксиапатита и разработка технологии создания на титане биоактивных покрытий на основе синтетического гидроксиапатита и сверхвысокомолекулярного полиэтилена.

В соответствие с поставленной целью определены задачи исследований:

  1. Разработка методики и определение оптимальных условий синтеза гидроксиапатита стехиометрического состава для дальнейшего использования его при создании биоактивного покрытия;

  2. Исследование физико-химических закономерностей синтеза гидроксиапатита: термодинамика и механизм формирования гидроксиапатита в процессе осаждения, старения и термической обработки осадка;

  3. Разработка селективного травителя для создания микрорельефа на подложках перед нанесением биопокрытия и исследование закономерностей процесса травления титана;

  4. Исследование процесса растворения сверхвысокомолекулярного полимера (СВМП) для дальнейшего использования его раствора при формировании биоактивного композиционного покрытия;

  5. Исследование процесса получения и формирования биоактивного (ГА-СВМП)-покрытия на титановых подложках.

Научная новизна:

Исследован новый метод синтеза гидроксиапатита с использованием комплексообразователя и определено влияние условий синтеза на получение порошка ГА со стехиометрическим соотношением кальция и фосфора;

Впервые с использованием методов сравнения и подобия рассчитаны термодинамические характеристики гидроксиапатита: энтальпия и энтропия, и выполнен термодинамический анализ его синтеза;

Исследовано формирование гидроксиапатита в процессе гомогенного осаждения;

Исследована кинетика химического травления титана в травителе нового состава на основе фосфорной кислоты и фторида аммония. Оп-

ределены оптимальные составы травителей и их влияние на микрорельеф поверхности титана.

Научная новизна подтверждается положительными решениями о выдаче патентов РФ на изобретения.

Практическая ценность работы:

Разработан способ синтеза мелкокристаллического гидроксиапа-тита с соотношением кальция к фосфору, как в биологическом (1,67), определены оптимальные параметры данного процесса;

Полученный порошок синтетического гидроксиапатита может применяться как биоматериал для покрытий имплантатов и эндопротезов, так и в качестве пломбировочного материала в стоматологии, а также в качестве БАД;

Разработан селективный травитель для титана, позволяющий регулировать толщину стравленного слоя и формировать рельеф на поверхности титана с необходимой шероховатостью;

Разработан способ получения биоактивных композиционных покрытий на основе гидроксиапатита и полимерной матрицы из сверхвысокомолекулярного полиэтилена, предложены составы.

Практическая ценность подтверждается справкой об использовании результатов исследований.

Реализация результатов работы. Синтезированный гидроксиапа-тит после токсикологической экспертизы опробован в качестве материала покрытия эндопротезов в исследовательском центре Клинической больницы № 81 ФМБА России (г. Северск).

Положения, выносимые на защиту:

  1. Значения термодинамических параметров ГА и гидрофосфата аммония - энтальпия и энтропия, рассчитанные методом подобия; результаты термодинамического анализа синтеза ГА;

  2. Метод синтеза гидроксиапатита, позволяющий получать соединение с требуемым соотношением Са/Р и оптимальными технологическими свойствами;

  1. Новый состав травителя для титана;

  2. Результаты исследований по формированию на титане композиционного покрытия ГА-СВМП.

Апробация работы:

Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на региональных, всероссийских и международных конференциях и семинарах: IV Международной научно-практической конференции «Физико-технические проблемы атомной энергетики и про-

мышленности» (Томск, 2007); XIV Международной научно-практической конференции «Современные техника и технологии» (Томск, 2008); IV Санкт-Петербургской конференции молодых ученых с международным участием «Современные проблемы науки о полимерах» (Санкт-Петербург, 2008); Всероссийской научно-технической конференции «Новые материалы и технологии» (Москва, 2008); Всероссийской научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Наука. Технологии. Инновации» (Новосибирск, 2008); Пятнадцатой Всероссийской научной конференции студентов-физиков и молодых ученых «ВНКСФ-15» (Кемерово, 2009); X Юбилейной всероссийской научно-практической конференции аспирантов и студентов «Химия и химическая технология в XXI веке» (Томск, 2009); IX Всероссийской школе-семинаре «Новые материалы. Создание, структура, свойство-2009» (Томск, 2009); Всероссийской научно-практической конференции молодых учёных и специалистов «Приоритетные направления современной российской науки глазами молодых учёных» (Рязань, 2009); VI Российской ежегодной конференции молодых научных сотрудников и аспирантов (Москва, 2009).

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 15 работах, в том числе 3 статьях и 5 докладах, и включая 2 положительных решения о выдачи патента РФ.

Структура и объём диссертации. Результаты исследований изложены на 176 листах машинописного текста диссертационной работы и содержит 51 рисунок и 30 таблиц, 177 источников литературы, состоит из введения, четырех глав, заключения, 3 приложений.


© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net