Geum.ru

Резорбируемая керамика на основе пирофосфата кальция, содержащая полифосфаты

Вид материалаДокументы
Подобный материал:


Резорбируемая керамика на основе пирофосфата кальция, содержащая полифосфаты

М.А. Ширяев, Т.В. Сафронова, В.И. Путляев

Московский Государственный Университет им. М.В. Ломоносова

В настоящее время при использовании биоматериалов в медицине применяется регенеративный подход, предполагающий растворение материала в среде организма по мере нарастания нативной костной ткани. Одним из этапов создания конструкций тканевой инженерии (КТИ) является получение неорганической биосовместмой биодеградируемой пористой матрицы. Пирофосфат кальция (ПФК, Ca2P2O7) является перспективным материалом для медицинских целей, обладая достаточной скоростью биорезорбции и биоактивностью. Полифосфаты (конденсированные фосфаты) являются важнейшими биологическими регуляторами (в том числе и в организме человека) и обладают уникальным сочетанием свойств, в числе которых биоактивность, высокая скорость резорбции, остеоиндуктивное действие, антисептическое действие, подходящие прочностные характеристики и низкая температура плавления. Данные свойства, несомненно, являются залогом успеха при использовании полифосфатов в качестве одной из фаз биосовместимой керамики для создания биоматериалов.

Целью нашей работы являлось получение материалов на основе ПФК и полифосфатов калия и натрия и исследование их свойств. В процессе работы мы решали задачи получения порошка брушита и его разложения до ПФК, приготовления смесей ПФК с дигидрофосфатами калия и натрия (прекурсорами полифосфатов) и исследования процессов, протекающих при получении керамики на основе вышеуказанных смесей.

Порошок брушита был получен сливанием 0,6 М водных растворов (NH4)2HPO4 и Ca(NO3)2. После проведения синтеза порошок брушита был отфильтрован, высушен, дезагрегирован в планетарной мельнице в течение 5 минут (соотношение шары: ацетон: порошок = 5:1:1). Приготовленный таким способом брушит просеивали через сито с размером ячеек 200 мкм и повергали термической обработке в муфельной печи при температуре 600 оС в течение 15 минут для получения ПФК по следующей реакции:

2CaHPO4*2H2O = Ca2P2O7 + 3H2O

Дигидрофосфаты калия и натрия дезагрегировали в планетарной мельнице в течение 5 минут, после чего были приготовлены смеси ПФК с дигидрофосфатами в соотношении 9:1 (в пересчете на полифосфаты). Порошки брушита, ПФК, дигидрофосфатов и полученные смеси были исследованы методами РФА, ТА. Смеси ПФК и дигидрофосфатов были спрессованы под давление 10 МПа и отожжены при температурах 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 1100 оС в течение 2 часов. Полученная керамика была исследована методами РФА, ТА, дилатометрии, изучена микроструктура материала, получены кривые уплотнения и усадки.

Как показывают результаты РФА, отожженные образцы содержат целевые фазы ПФК и полифосфатов калия и натрия, а также смешанных фосфатов. Уплотнения и усадки материала позволяют сказать о позитивной роли полифосфатов как спекающей добавки, в частности, уплотнение материала на основе ПФК и полифосфата натрия достигает 45%, а усадки – 13% при отжиге при температуре 700 оС. Данные РЭМ показывают наличие в микроструктуре материала пор различного диаметра и шероховатостей, необходимых для успешного внедрения клеточных культур в неорганическую фосфатную матрицу.

Нами был получен материал на основе ПФК и полифосфатов калия и натрия, в результате исследования которого был сделан вывод о том, что сочетание ПФК с полифосфатами является гибким инструментом регулирования свойств материала. Полученная нами керамика удовлетворяет требованиям, выдвигаемым к неорганической биодеградируемой матрице КТИ, и может проходить дальнейшие этапы изучения с использованием клеточных культур.