Современные биоматериалы (1106331), страница 2
Текст из файла (страница 2)
группа:P 63/ma = b = 9.41 Еc = 6.89 ЕZ=2Равн. форма кристалла:призма,вытянутая вдоль сКоэффициент итенсивности напряженийK1C МПа*м1/2Биокерамика на основе гидроксиапатита (Нар)1,0---0,9DeWith et al. (1981)Shareef et al. (1991)Matsuno and Koishi (1992)0,80,70,60,50,40,30,205101520253035404550Пористость, %Пористая керамика на основе НАркерамики от пористостиТрещиностойкостькерамикиНарКерамические композиты на основе НАр ( * ГИП - горячее изостатическоепрессование; ГП - горячее прессование; в скобках – эффект от введения добавок).ПрочностьК1СФазовыйАрмирующаяна изгибсоставПроцесс *добавка(МПа⋅м1/2)(МПа)матрицы5-60 % об.вискеров (SiC,Si3N4)180-300 (3х)2.5-3.2 (1.8-3х)НАр, α-,β-ТСРОтжиг: 1250-1300 оСГП: 1000-1200 оС(+ГИП)10-30 % об.металлическихволокон96-224 (2х)3.7-7.4 (6-7х)НАрГП: 1000 оС5-30 % об. Al2O390-250 (1-2.5х)1.4-2.5 (2х)ГП: 1000-1250 оС5-15 % об.
SiC(дискообр.частицы)......НАр, след. βТСРНАр, α-, β-ТСРОтжиг: 1000-1200 оС5 % вес. SiC(наночастицы)110 (1.4х)2.1 (1.6х)......10 % об. волоконAl2O3, С, ZrO2......НАр, β-ТСРОтжиг: 1000-1150 оС10-50 % об.(3Y) ZrO2160-3101.0-3.0 (3х)НАр,(α-,β-ТСР)ГП: 1050-1400 оС(+ГИП)Нар/ 0-30%вискеров НАр...1.4-2.0НАрГИП: 1000-1100 0С190 МПа 2 ч.• керамические композиты• композиты НАр/полимерПокрытие из НАр (b) , наполимерных волокнах (a) врастворе-аналогемежтканевой жидкости• покрытия НАр на титановых сплавахПерспективны для применения в медицинских целях и углеродныематериалы. Так, например, использование материалов на основе композитовуглеродных трубок с полимерами позволяет создавать биосовместимыеимплантаты.
Упругие модули углеродных материалов близки к костным, а входе in vitro тестов не наблюдается ухудшения прочностных свойств [2].Другой перспективный "кандидат" на роль полного заменителя сустава углеродный композит, армированный углеродными волокнами. Егомеханические свойства близки к характеристикам кости. В зависимости отмикроструктуры материала, которая легко контролируется в широких пределах,получаю следующие значения энергии разрушения, упругих модулей,прочности на изгиб: 400-2900 Дж/м2, 10-72 ГПа, 100-450 МПа соответственно.Эти механические параметры соответствуют материалам с размерами дефектовв несколько сот мкм (например, пор диаметром до 120 мкм). Углеродныематериалы биосовместимы, более того, можно легко контролировать ихрезорбируемость.
На сегодняшний день углеродные композиты - наиболеевероятные материалы, которые прейдут на замену Тi протезам.Очень интересным и перспективным является так называемый"регенерационный подход". При этом используются различные материалы(биодеградируемые полимеры, биоактивные стекла, композиты HAp/CaSO4,костные клетки и протеины на носителях из HAp, CaSO4 и др.) для стимуляциии ускорения костной регенерации. Правда, данный подход применим лишь кзалечиванию малых дефектов.Кальций фосфатные костные цементы.Гидроксилапатит может быть синтезирован в водной среде из смесиразличных фосфатов, таких, как : СаНРО4⋅2Н2О, Са4(РО4)2О, СаНРО4,Са8Н2(РО4)6⋅5Н2О, СаНРО4⋅Н2О, α-ТСР.
Такая процедура может приводить кформированию гидроксилапатита при 37 оС в течении нескольких минут.Кальций фосфатные костные цементы представляют собой смесьпорошков различного состава : СаНРО4⋅2Н2О, Са4(РО4)2О, СаНРО4,Са8Н2(РО4)6⋅5Н2О, Са(Н2РО4)2⋅Н2О, ТСР и воды (или растворов Н3РО4,Na2HPO4. Эта смесь превращается в НАр даже при 37 0С в ходе "схватывания"(затвердения) цемента, формируя пористую массу. Время "схватывания" можетбыть уменьшено до нескольких минут.
Рассасывание цементной после контактас кровью может быть предотвращено добавками альгината натрия. Кдостоинствам фосфатных цементов следует отнести их высокую биоактивность,биосовместимость. Главные же их недостаток - низкие прочностныехарактеристики. Цемент легко формуется, что, в отличие от использованиягранул или блоков гидроксиапатита, создает дополнительные удобства а егоиспользовании при заполнении костных дефектов. В случае улучшения ихмеханических характеристик, фосфатные цементы могут заменить собойцементы на основе PMMA (полиметил метакрилат), которые используются дляфиксации костей и имплантатов.
Фосфатные цементы могут использоваться дляпломбировки зубных каналов, в системах переноса лекарственных средств.Кристаллы апатита, образующиеся со временем после тверденияцементной смеси, имеют небольшие размеры (50 нм шириной и 1000 нмдлиной. Малые размеры кристаллитов, их неупорядоченность, наличие пор - всеэто приводит к лучшей резорбции цементных материалов по сравнению сплотной спеченной керамикой.Ставшая уже «классической» фосфат цементная система, в основе которой лежитреакция, детально исследованная Брауном и Чоу [27, 29-32]:2CaHPO4 + 2Ca4(PO4)2O → Ca10(PO4)6(OH)2(7)Дикальциевый фосфат CaHPO4 - более кислотное, а тетракальциевый фосфат - более основноесоединение по сравнению с гидроксилапатитом. Скорость растворения этих двух солей выше,чем скорость образования НАр по реакции (7), поэтому в ходе реакции не должен сильноменяться состав раствора и его рН (близкий к рН межтканевой жидкости), т.е. реакция должнапротекать при постоянной скорости.
Цементы, полученные по данной схеме (7), показываютвысокую биосовместимость..
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
