Реферат: Cx-x інкорпорована оксидом лантану гідроксиапатитна склокераміка

Cx-X

Інкорпорована оксидом лантану гідроксиапатитна склокераміка

О.Є. Сич, Н. Д. Пінчук, Л.А. Іванченко

Інститут проблем матеріалознавства ім. І.М. Францевича НАН Украины, 03680, ГСП, Киев-142, Украина

Сьогодні композиційні матеріали на основі гідроксиапатиту та скла знайшли широке застосування в реконструктивній хірургії. Однак, прагнення покращити процеси регенерації кісткової тканини в післяопераційний період підштовхує науковців до вдосконалення старих та створення нових матеріалів. Останнім часом активно застосовують різноманітні добавки, в тому числі і рідкоземельні елементи. Відомо, що рідкоземельний елемент лантан за властивостями подібний кальцію. Крім того, в роботі [1] показано, що інтерферувати активність клітин та стимулювати розмноження та модифікацію остеобластів, що, у свою чергу, призводить до реорганізації клітинного каркасу, можна за рахунок іонів La3+. Відомо, що додавання La2O3 до біоактивного скла [2, 3] сприяє утворенню карбонатвміщуючого шару гідроксиапатиту саме у випадку присутності в склі іонів La3+. Oktar F.N. et al. описали створення композитів La2O3-гідроксиапатит та встановили покращення їх механічних властивостей [4]. Крім того, лантан як рідкоземельний елемент може бути використаний як антикоагулянт (регулятор порушень гемостазу).

Однак, в описаних роботах відсутні відомості щодо впливу La2O3 на процеси спікання та структуроутворення матеріалів, а також не зафіксовано випадків введення La2O3 до композиційних склокристалічних матеріалів. Тому метою даної роботи є дослідження впливу La2O3 на структуру та властивості композиційних біоматеріалів біогенний гідроксиапатит/скло.

Композиційні матеріали були отримані на основі біогенного гідроксиапатиту та натрійборосилікатного скла (вміст скла ~ 50 мас. %) методом одностадійного спікання [5] при температурах 600, 650, 700 та 800 °С. Оксид лантану було введено у кількості 5, 10 та 15 мас. % понад маси композиту.

В роботі було застосовано методи рентгенофазового аналізу, скануючої електронної мікроскопії, енергодисперсійного рентгенфлуорисцентного елементного аналізу. Пікнометричну густину було визначено відповідно до ГОСТ 27700–88, а міцність на стиск - ГОСТ 27034-86. Розчинність in vitro визначали за методикою, описаною в роботі [5]. Крім того, було досліджено вплив оксиду лантану на процес спікання композиційних в залежності від концентрації La2O3.

Встановлено, що у порівнянні з нелегованими композитами [6] введення оксиду лантану зменшує вдвічі об’ємне збільшення зразків за тих же температур, що, на нашу думку, пов’язано з тим, що La2O3 підвищує в’язкість скломаси, зменшуючи тим самим спінення матеріалу та впливаючи на структуру пористості. В ряду збільшення вмісту La2O3 доля відкритої пористості зразків композитів, отриманих при 650 °С, збільшується в 10 разів (від 0,05 до 0,5) у порівнянні з нелегованими, а для зразків композитів, отриманих за інших температур, доля відкритої пористості залишається на тому ж рівні або зменшується. В той же час, загальна пористість зростає в середньому на 10-15 % при введенні оксиду лантану до складу матеріалу. Закономірно, що введення La2O3 призводить і до зменшення міцності на стиск (від 57 МПа до 27-34 МПа), яка корелює з пористістю композиту.

При дослідженні поведінки легованих зразків композитів in vitro було встановлено, що введення оксиду лантану значно знижує та стабілізує величину рН фізіологічного розчину при перебуванні у ньому зразків протягом 2 год., що є позитивним фактором для біоматеріалів, оскільки процеси регенерації кісткової тканини краще проходять при рН < 7. При подальшому перебуванні зразків у фізіологічному розчині протягом 48 год. швидкість розчинення матеріалів залежить від їх пористості та у порівнянні з нелегованими композитами збільшується при додаванні La2O3.


X. Wang, J. Huang, T. Zhang et al., Progress in Natural Science, 19, Issue 3: 331 (2009).

R. Fresa, Biomaterials, 16, Issue 16: 1249 (1995).

A. Costantini, Biomaterials, 18, Issue 6: 453 (1997).

F. N. Oktar, Key Engineering Materials, 309-311: 101 (2006).

Е .Е. Сыч, Н. Д. Пинчук, Л. А. Иванченко, Т. И. Фальковская, Зб. наук. праць «Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології», 7, вип. 1: 263 (2009).

Е .Е. Сыч, Н. Д. Пинчук, Л. А. Иванченко, Порошковая металлургия, 3/4: 38 (2010).