Диссертация

Работа направлена на разработку физико-химических основ получения пористых резорбируемых керамических материалов в системе Ca3(PO4)2 - Mg2P2O7 трехкомпонентной фазовой диаграммы СaО-MgО-P2O5 на основе синтетических порошков фосфатов кальция и магния. Изучено влияние условий синтеза на состав и морфологию получаемых порошков. Установлено, что со осаждением из растворов с расчетным соотношением на линии Ca/P=1,5 – Mg/P=1 при варьировании пар прекурсоров получены порошки аморфного фосфата кальция и порошки стехиометрического струвита в различном соотношении. Сопутствующие продукты реакции присутствующие в полученных порошках фосфатов кальция влияют на морфологию и фазовый состав получаемой керамики. За счет сохранения углерода в порошковой заготовке до 900оС, синтезированной из углеродсодержащих прекурсоров, оказывается влияние на протекание различных процессов при получении однофазной керамики. Также для удобства формирования полимер-порошковых заготовок улучшается качество 3D-печати за счет использования углеродсодержащих порошков фосфата кальция и магния, поскольку увеличивается латеральное разрешение при печати из суспензий. Исследованы свойства полученных порошков и их влияние на протекание спекания, а также на формирование микроструктуры и фазового состава керамики, позволяющих получить достаточно прочную керамику для хирургических манипуляций. Керамический материал на основе двойного фосфата кальция магния, полученный из синтезированных порошков фосфатов кальция магния, обладает наибольшей относительной плотностью около 88% с плотноспеченными зернами размером около 100 нм. Определены параметры 3D-печати остеокондуктивного макропористого материала со специальной архитектурой каркаса связанных пор и исследованы прочностные характеристики макропористых керамических материалов и проведена оценка резорбируемости керамических материалов in vivo и in vitro. Впервые получены образцы макропористой керамики на основе двойных фосфатов кальция магния с заданными упорядоченными системами сквозных взаимосвязанных пор, обеспечивающими высокую остеокондуктивность и биорезорбируемость, а также характеризующихся достаточной механической прочностью (до 5 Мпа) и общей пористостью до 72%. Результаты испытаний композитов в модельных средах свидетельствуют, что материалы демонстрируют способность к формированию на поверхности материала слоя апатита из растворной среды, близкой по составу к межтканевой жидкости, и являются биосовместимыми с культурой клеток фибробластов человека. МТТ-тест показал, что материалы не являются цитотоксичными и не содержат компонентов, негативно влияющих на адгезию, распластывание, пролиферативную активность и жизнеспособность фибробластов. Результаты предварительных доклинических испытаний in vivo на модели малого лабораторного животного керамики на основе двойного пирофосфата кальция магния подтверждают, что всего за 3 месяца практически полностью происходит резорбция и активный рост кости, что служит доказательством биосовместимости материала и возможности применения в работах по тканевой инженерии.