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 тугоплавких неметаллических материалов

Диссертационная работа:

Бучилин, Николай Викторович. Пористые кальцийфосфатные стеклокристаллические материалы для костного эндопротезирования : диссертация ... кандидата технических наук : 05.17.11 / Бучилин Николай Викторович; [Место защиты: Рос. хим.-технол. ун-т им. Д.И. Менделеева].- Москва, 2010.- 169 с.: ил. РГБ ОД, 61 10-5/3231

смотреть введение
Введение к работе:

Актуальность

Развитие медицинского материаловедения направлено на разработку новых высокоэффективных функциональных материалов и изделий с широким диапазоном свойств, отвечающих требованиям конкретной области медицины. Требования к современным материалам для костного эндопротезирования не ограничиваются стандартным набором - отсутствие токсичности, совместимость с окружающими тканями, высокая механическая прочность. На первое место выходят такие свойства, как структурное подобие замещаемому участку кости и способность стимулировать процесс регенерации новой кости. Естественная кость представляет собой систему, состоящую из нескольких слоев, существенно отличающихся по количеству и размерам пор. Внешний плотный слой (кортикальный) содержит около 10 % канальных пор с диаметром 5-100 мкм, необходимых для прорастания и закрепления остеобластов, а также губчатый центральный слой (трабекулярный), в котором находится около 80-90 % пор с размерами 100-1000 мкм, вмещающих кровеносные сосуды и костный мозг. Создание поровых структур, параметры которых максимально близки к структуре естественной кости - актуальная задача, решение которой позволит создавать биоактивные костные эндопротезы и имплантаты нового поколения. Биосовместимостимый и биоактивный кальцийфосфатный стеклокристаллический материал, полученный на основе стекла системы СаО - Р2О5 - А120з, является перспективной основой для их разработки.

Цель работы

Выявление механизма формирования поровой структуры в процессе спекания кристаллизующихся кальцийфосфатных стекол, установление путей управления пористостью стекловидных и стеклокристаллических материалов; разработка стеклокристаллических биоматериалов для костного эндопротезирования с разным типом поровой структуры и отработка технологии их изготовления.

Научная новизна

Развиты представления об особенностях спекания кристаллизующихся кальцийфосфатных стекол, и на их основе определены условия получения пористых стеклокристаллических материалов, главными из которых являются:

совпадение температурных интервалов спекания и кристаллизации стекол, что определяет формирование пористого армирующего каркаса спекаемой заготовки;

низкая вязкость остаточной стеклофазы ультрафосфатного состава (10 -10 Пас) в интервале спекания и кристаллизации, обеспечивающая набор прочности заготовки и сохранение поровой структуры материала.

Показано, что для адекватного описания процесса жидкофазного спекания кристаллизующихся стекол недостаточно параметров, на которые опираются при расчетах по классической модели Френкеля. Необходимо вводить коэффициенты, учитывающие изменение поверхности спекающихся частиц за счет объемной кристаллизации стекла, исходя из скоростей роста выделяющихся кристаллов и степени кристалличности материала.

Выявлено, что в результате имплантации разработанных пористых материалов в бедренную кость кроликов на сроки от 2 до 12 месяцев происходит рост новых костных клеток как на поверхности, так и в поровом пространстве материалов, что свидетельствует о структурном подобии разработанных материалов разным участкам естественной кости и их способности стимулировать процессы восстановления костной ткани.

Практическая значимость

Разработаны биоактивные кальцийфосфатные стеклокристаллические материалы, характеризующиеся различной поровой структурой:

открытой пористостью 25-50 % с размером пор 20-200 мкм, предназначенные для лечения дефектов кортикальной кости в области диафиза;

канальной пористостью 4-10 % с диаметром каналов 480-530 мкм, пористостью в межканальных перегородках 20-40 % с размером пор 50-150 мкм, которые рекомендуются для лечения дефектов костей в области метафиза;

ячеистой пористостью 50-80 % с размером ячеек 100-2000 мкм и размером пор в межъячеистых перегородках 10-40 мкм, предназначенные для лечения дефектов трабекулярной кости.

Предложены методы и оптимизированы технологические параметры синтеза материалов заданной поровой структуры:

- для материалов с открытой и канальной пористостью - полусухое формование;

применение крахмала и графитовых стержней в качестве порообразователей;

- для материалов с ячеистой пористостью - шликерное литье; использование тиксотропных шликерных суспензий с соотношением порошок стекла : раствор ПВС = 45:55 -^ 55:45 (об. %) и парафиновых гранул-порообразователей.

Испытания разработанных пористых материалов in vitro и in vivo показали возможность и перспективность их использования в качестве носителей мезенхимальных стволовых клеток, а также имплантатов для лечения костных травм и заболеваний.

Апробация работы Материалы диссертации доложены и обсуждены на: XX и XXI Международной конференции молодых ученых по химии и химической технологии Москва, РХТУ имени Д.И. Менделеева, 2006 и 2007 г.г.; Всероссийском совещании «Биокерамика в медицине», Москва, ИПК РАН, 2006 г.; Всероссийской конференции «Молодые ученые и инновационые технологии», Москва, РХТУ им. Менделеева, 2007 г.; Всероссийском совещании «Биоматериалы в медицине», Москва, ИМЕТ РАН, 2009 г., материалы демонстрировались на выставках «Мир стекла», «Стекло и современные технологии» (Москва, 2007 г.).

Публикации По материалам выполненных исследований опубликовано 11 печатных работ, получено положительное решение о выдаче патента РФ № 2008151496/02(067615) приоритет от 25.12.2008 г.

Структура и объем диссертации Диссертация состоит из разделов: введение, аналитический обзор литературы, выбор направления исследования, методическая часть, экспериментальная часть, обсуждение результатов, выводы, список литературы, приложения. Диссертация изложена на 170 страницах, в том числе содержит 38 таблиц, 46 рисунков. Список цитируемой литературы включает 111 наименований.


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