На сегодняшний день одной из важных задач восстановительной медицины является решение вопроса возобновления функций опорно-двигательного аппарата с целью увеличения качества и продолжительности человеческой жизни. Травмированные участки, испытывающие на себе большие комплексные механические нагрузки, необходимо закрепить новыми материалами, которые могли бы выполнить как опорную функцию, так и обеспечить биосовместимость костного аналога человеческим организмом. Актуальной становится непростая задача: создание материалов для искусственных органов и тканей. Число больных, нуждающихся в операциях по замене костной ткани очень велико.
Создание экологически чистых материалов с полезными свойствами остается одной из ключевых проблем современности. Актуальность и необходимость разработки новых биоматериалов обусловлена существующим высоким спросом на полимерные материалы для различных сфер деятельности и, прежде всего, биомедицины. Сегодня остро востребованы биосовмеетимые материалы для общей и сердечно-сосудистой хирургии, для изготовления протезов кровеносных сосудов, искусственных клапанов сердца, систем искусственного и вспомогательного кровообращения, для ортопедии и стоматологии, лекарственных форм нового поколения, сорбентов и т. д.
Разработка новых медицинских материалов, предназначенных для контакта с тканями живого организма, представляет собой задачу высокой сложности. Особо востребованы специализированные биосовместимые материалов для сформировавшегося в последние годы нового направления медицинского материаловедения - клеточной и тканевой инженерии, связанного с реконструктивной хирургией и разработкой биоискусственных органов. Эти исследования реализуются на стыке химии высокомолекулярных соединений, биотехнологии, биофизики, молекулярной и клеточной биологии и медицины. Они включают в себя комплекс взаимосвязанных фундаментальных задач: изучение механизма взаимодействия биоматериалов с кровью и тканями; анализ медико-биологических и физико¬химических свойств биоматериалов и медицинских изделий из них; экспериментально¬клиническое исследование и применение новых материалов и изделий; разработку новых материалов, методов модификации и их переработки в специализированные изделия биомедицинского назначения.
Перспективным решением проблемы создания биосовместимых биоинженерных конструкций для ортопедии и травматологии является сочетание биохимических свойств кальциофосфатов и физико-механических свойств титана и его сплавов в одном изделии - композиционном титановом имплантате.
Чтобы придать биоматериалу необходимые биомеханические и биохимические свойства, необходимо разработать эффективный способ формирования на металлических имплантатах пленкообразующего слоя. Следовательно, актуальной задачей является создание биосовместимых композиционных титановых имплантатов с заданными функциональными свойствами, а также разработка технологий, обеспечивающих управление ими.
Физико-химические процессы, лежащие в основе каждой стадии технологии, а также свойства полученных материалов, находящихся в зависимости от условий синтеза, изучены не достаточно подробно, что ограничивает сферы их применения. В связи с этим цель настоящей работы заключалась в получении тонкопленочных и дисперсных материалов на основе системы ЗЮз-РзОз-СаО-ТЮз, изучении физико-химических процессов, лежащих в основе их получения, и физико-химические свойств влияния добавки TiO2.
Наноструктурные материалы на основе TiO2 демонстрируют положительный эффект во многих областях биомедицинского применения: при разработке костных скаффолдов (матриц), покрытий сердечно-сосудистых стендов и лекарственных систем доставки [1]. В связи с этим, целью моей настоящей работы являлось синтез тонкопленочного материала на основе системы 8Ю2-Р2О5-СаО-ТЮ2 и изучение влияния его компонентов на физико-химические характеристики пленки.
Цель: изучить влияние добавки TiO2 на свойства кальций-фосфатной системы и исследовать ее свойства.
Задачи:
1. Определить стабильность растворов на основе тетрабутоксититана, тетраэтоксиселана, ортофосфорной кислоты и нитрата кальция с различным содержанием компонентов в системе;
2. Методом термического анализа определить условия формирования материала на основе системы 8Ю2-Р2О5-СаО-ТЮ2;
3. Определить структуру и состав полученных образцов с использованием растровой электронной микроскопии и ИК-спектроскопии;
4. Получить тонкие пленки на кремниевой подложке, определить толщину и показатель преломления.
1. Золь-гель методом получены растворы на основе ТБТ, ТЭОС, H3PO4, Ca(NOs)2 с различным содержанием компонентов в системе. Методом вискозиметрии установлено, что раствор Ti_10 стабилен в течение 12 суток и пригоден для получения пленок до 11 суток. Раствор Ti_2 стабилен только два дня;
2. По данным термического анализа и ИК-спектроскопии установлены условия формирования материала. В интервале температур до 300 °С происходит удаление физически и химически связанной воды, при 300-500 °С - окисление спирта и продуктов термоокислительной деструкции этоксигрупп, при 500-800 °С отмечается переход аморфных модификаций соединений в кристаллические;
3. Получили тонкие пленки на кремниевой подложке толщиной 199,49±0,03 и 267,21±0,03 нм для составов Ti_10 и Ti_2 соответственно. По результатам РЭМ установлено, что пленки однородны по всей поверхности.
