|
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ИПМех РАН |
||
Реакционно-связанные композиты гидроксиапатит/α-трикальциевый фосфат для тканевой инженериидипломная работа (Магистр)
- Научные руководители: Путляев В.И., Филиппов Я.Ю.
- Автор: Д.С. Ларионов
- Тип: Магистр
- Организация, в которой проходила защита: МГУ имени М.В. Ломоносова
- Год защиты: 2012
- Аннотация: Целью данной работы являлась разработка нагружаемых имплантатов для заполнения костных дефектов среднего размера и произвольной формы, на основе пористых композитов ТКФ/ГА, изготовленных низкотемпературными методами реакционного связывания. Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи: 1. выявление взаимосвязи между составом, микроструктурой и механическими свойствами реакционно-связанного материала; 2. изучение влияние добавок-модификаторов на кинетику реакции химического связывания и микроструктуру конечного композита; 3. получение макропористых (размер макропор – сотни микрон) реакционно-связанных материалов; 4. изучение влияния параметров, характеризующих свойства цементной пасты, на сроки схватывания, микроструктуру и механическую прочность; 5. проведение биологических испытаний полученных материалов in vitro и in vivo. Научная новизна работы состоит в следующих положениях, которые выносятся на защиту: 1. Исследована кинетика основной реакции ТКФ + Н2О → ГА, протекающей в реакционно-связанных композитах ТКФ/ГА, в диапазоне температур 20-80°С в водной среде, содержащей добавки-модификаторы (цитрат натрия, гидрокарбонат натрия). Впервые показано, что использование модификаторов приводит к существенному замедлению основной реакции, а в случае применения гидрокарбоната натрия также и к модификации химического состава продукта. 2. Увеличение температуры проведения основной реакции приводит к изменению характера агломерации зародышей ГА, вызывая смену габитуса кристаллов с пластинчатой на игольчатую в случае реакции в воде. Показано, что применение добавок-модификаторов существенно изменяет морфологию зародышей ГА и приводит к более плотной микроструктуре с иным характером агломерации кристаллитов. 3. Формирование прочностных характеристик реакционно-связанных материалов впервые описано в рамках представлений физико-химической механики о фазовых контактах в твердеющих водных дисперсиях. Показано, что меньший размер кристаллитов образовавшегося апатита и большая плотность фазовых контактов, в случае использования модификаторов, позволяет достичь большей макроскопической прочности. Практическая значимость работы обусловлена: 1. Разработкой способа получения реакционно-связанных композиционные материалы ТКФ/ГА с прочностью до 180 МПа и макроскопической пористостью до 70%. Подобные характеристики материалов являются основанием для рассмотрения возможности их применения в работах по инженерии костной ткани. 2. В качестве материала, компенсирующего неточность заполнения костного дефекта, предложено использовать кальцийфосфатную цементную пасту, затвердевающую с образованием карбонатсодержащего ГА (КГА). Проведенная оптимизация гранулометрического и химического состава исходной цементной смеси позволила предложить для применения КГА-цемент с прочности на сжатие до 35 МПа. 3. Полученные в работе материалы являются биосовместимыми и могут применяться в качестве костных имплантатов. МТТ-тест показал, что материалы не являются цитотоксичными и не содержат компонентов, негативно влияющих на адгезию, распластывание, пролиферативную активность и жизнеспособность клеток типа фибробластов. Доклинические исследования in vivo на модели малых лабораторных животных выявили серьезный потенциал данных материалов и позволили рекомендовать их к дальнейшим доклиническим и клиническим испытаниям.
- Добавил в систему: Путляев Валерий Иванович