| Аннотация |
Гидроксиапатит - основной компонент костной ткани человека, применяется в хирургии, ортопедии и стоматологии для лечения костных переломов при травмах и ранениях, а также для восстановления костных дефектов, возникающих при определенных заболеваниях и в процессе старения организма. Из него изготавливают цементы, гранулы, керамические изделия, а также биологически активные покрытия на поверхности металлических имплантатов. Гидроксиапатит может использоваться в технологиях 3D печати для производства индивидуальных биорезорбируемых имплантатов со сложной конструкцией и заданной формой. Структура гидроксиапатита позволяет проводить замещения как отдельных катионов, так и анионных групп. Например, катионы кальция могут быть замещены на катионы Sr, Ag, Zn, Bi, Mg и др.; фосфатные группы – на анионные группы SiO4, TiO4, SO4; гидроксильные группы – на анионы Cl и F. Введение в кристаллическую решетку таких ионов-заместителей изменяет физико-химические и биологические характеристики материала. Замещение Ca на Mg позволяет получить материал с увеличенной скоростью биорезорбции, стимулирующий формирование нативной костной ткани. Замещение на ионы, обладающие антибактериальными свойствами (Ag, Zn), придает материалу на основе гидроксиапатита антибактериальный эффект.
Гидроксиапатит в промышленных масштабах получают преимущественно жидкостными методами. Большинство жидкостных методов являются многостадийными, требующими четкого контроля параметров синтеза, а конечный материал необходимо промывать, фильтровать, сушить или прокаливать. В свою очередь быстрый и экологичный механохимический синтез позволяет за короткое время получить наноразмерный однофазный целевой продукт, который не требует дополнительной отчистки и постобработки, а введенное количество ионов-заместителей сохраняется в системе без потерь.
Проект направлен на исследование процесса синтеза гидроксиапатита с двойным катионным замещением экологичным механохимическим способом и исследование свойств полученного материала. Для выполнения данной цели на первом этапе проекта будет проведена наработка гидроксиапатита с одинарным замещением на Mg, Ag и Zn в разных концентрациях, используя результаты предыдущих исследований. Полученные образцы будут проанализированы на цитотоксичность по отношению к остеобластоподобным клеткам, с целью выявления максимально допустимой концентрации заместителей. На следующем этапе будет проведен синтез гидроксиапатита с двойным замещением ионов Ca на ионы Ag+Mg, Zn+Mg с различной концентрацией. Будет разработана технология механохимического синтеза гидроксиапатита с двойным катионным замещением на перечисленные ионы. Данный спектр исследований будет проведен впервые. Будет исследовано влияние катионов Ag, Zn, Mg на структуру гидроксиапатита при двойном замещении, термическую стабильность и биологические свойства. Состав веществ будет проанализирован комплексом аналитических методов: рентгенофазовым и структурным анализом, ИК-спектроскопией, микроскопией с элементным анализом, термическим анализом. Впервые будет проведен комплекс in vitro исследований по цитотоксичности, антибактериальной активности и биорезорбции. Среди тестируемых катионов-заместителей будет определена наименее токсичная и наиболее эффективная комбинация ионов с точки зрения применения в костной пластике. Будут даны рекомендации по максимально допустимому термическому воздействию на синтезированные материалы для определения областей их дальнейшего медицинского применения.
Актуальность темы заключается в необходимости создания биоактивного материала на основе гидроксиапатита, обладающего антибактериальными свойствами, который позволит уменьшить медикаментозную нагрузку на организм пациента. А наличие катионов магния будет ускорять процесс остеосинтеза в зоне имплантации, что окажет положительное влияние на процесс костеобразования и реабилитацию пациента. Подобные исследования ранее не проводились, что подтверждает новизну проекта.
|
