Процеси пресування і спікання порошкових сумішей на основі гідроксиапатиту і склоутворюючих компонентів і розробка нового композиційного біоматеріалу - Автореферат

НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ Інститут проблем матеріалознавства імені І.М.ФранцевичаРобота виконана в Інституті проблем матеріалознавства ім. І.М.Францевича Національної академії наук України Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор Уварова Ірина Володимирівна, зав.відділом Інституту проблем матеріалознавства ім. Національної академії наук України кандидат технічних наук Бєсов Анатолій Володимирович, доцент кафедри високотемпературних матеріалів та порошкової металургії Національного технічного університету України “КПІ” Захист відбудеться “24” червня 2003 року о _____ годині на засіданні Спеціалізованої вченої ради Д.26.207.03 по захисту дисертацій на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук в Інституті проблем матеріалознавства ім.В даний час можна вважати експериментально доведеним, що за зростанням остеокондуктивності кальційфосфатні матеріали можуть бути розміщені в такій послідовності: СГАП-кераміка>кераміка на основі СГАП ТКФ>біоскло>КМ типу СГАП/біоскло>БГАП. Саме тому є актуальною розробка матеріалознавчого підходу до реалізації ідеї створення нових біоматеріалів для імплантації на основі композитів гідроксиапатит/склофаза, що при створенні таких композитів можна варіювати в значних межах їх остеокондуктивність та резорбцію за рахунок варіації їх складу, порової структури і властивостей. Виходячи з того, що гранули БГАП проявляють найбільш високу остеокондуктивність у порівнянні з аналогічними зразками інших біоактивних кальційфосфатних матеріалів, зокрема, СГАП та деяких композитів на його основі, слід очікувати прояв високої біоактивності в КМ типу БГАП/склофаза. Тема 1.6.2.27-96 ІПМ НАН України “Дослідження структурних, хімічних і кристалохімічних факторів, що визначають фізико-хімічні властивості остеотропної кераміки на основі гідроксилпатиту та її поведінку при імплантації в живий організм”, розділ “Дослідження розчинності різних видів кераміки на основі гідроксилапатиту в розчинах, що моделюють хімічне середовище організму” (№ Держрегістрації 0197U004386); Розроблено матеріалознавчий підхід до реалізації ідеї створення нових біоматеріалів для імплантації на основі композитів гідроксиапатит/склофаза методами порошкової металургії з використанням порошкової суміші ГАП і склоутворюючих компонентів з акцентом на одержанні остеокондуктивних матеріалів типу БГАП/склофаза.Проведено аналіз робіт вітчизняних та зарубіжних авторів, присвячених технологічним процесам отримання та дослідженню основних властивостей кальційфосфатних біоактивних матеріалів, що можуть бути використані як матеріали для імплантації в дефектні частини кісткової тканини. Вказані матеріали після імплантації беруть участь у процесах обміну речовин організму, резорбуються і згодом заміщаються новоутвореною кістковою тканиною. З аналізу літературних даних про лабораторні та клінічні досліди характеру взаємодії біоактивних матеріалів із середовищем живого організму можна сформулювати основні вимоги до матеріалів для імплантації: 1) медичні, обумовлені цілями і задачами реконструктивно-відбудовних операцій, індивідуальними особливостями пацієнта; 2) технологічні, обумовлені фізико-механічними і конструкційними параметрами імплантатів, повязані з особливостями одержання й обробки матеріалів, що дозволяють створювати ефективні і зручні для застосування імплантати; 3) економічні, обумовлені вартістю вихідної сировини й енергетичних витрат на виробництво матеріалів для імплантації.В цьому розділі проведено виклад: - загальної методики фізико-механічних досліджень вихідних та проміжних порошкових сумішей для приготування композитів, яка включає в себе дослідження технологічних властивостей порошкових сумішей, їх особливостей пресування та процесів спікання;Таким чином було одержано 12 основних складів композитів з різним співвідношенням БГАП/склофаза, для порівняння були зроблені зразки КМ 1 складу з використанням СГАП. В даному розділі було досліджено і проаналізовано пресування та спікання порошків БГАП і склоутворюючої шихти окремо та їх загальних порошкових сумішей для приготування композитів певного складу. Встановлено, що порошок БГАП має насипну масу і масу утряски більші, ніж такі для суміші склоутворюючих компонентів, при цьому насипна маса і маса утряски вихідної шихти КМ дуже близька до таких характеристик для порошку БГАП. Встановлено, що вказана суміш при пресуванні ущільнюється значно краще, ніж компоненти цієї суміші - порошок БГАП і порошок склоутворюючої шихти (рис. Встановлена структура та кількість газоподібних втрат, які, наприклад, для складу КМ типу ОК 6 з приблизно однаковим вмістом як БГАП, так і склофази, становили: Н2О - до 7,0 %(мас.), В2О3 - до 3,6 %(мас.), СО2 - до 6,8 %(мас.).Додатковий аналіз КМ на вміст вуглецю показав, що матеріал КМ, що містив до спікання БГАП з органікою, після попереднього спікання міг вміщувати до 12,5 % (мас.) вуглецю. Звичайно в зразках КМ вміст вуглецю не перевищував 0,1 % (мас.).