РЕФЕРАТ
ВВЕДЕНИЕ 3
ГЛАВА 1. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ПОЛУЧЕНИЯ
ДИСПЕРСНЫХ МАТЕРИАЛОВ 5
1.1Биоматериалы 5
1.2 Золь-гель метод 9
ГЛАВА 2. МЕТОДИКА СИНТЕЗА ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ
МАТЕРИАЛОВ 12
2.1 Характеристика исходных веществ 12
2.2 Методика получения кальций-фосфатной системы золь-гель методом. . 13
2.3 Исследования изменения вязкости во времени старения растворов.
Вискозиметрия 15
2.4 Термический анализ 15
2.5 Инфракрасная спектроскопия 16
2.6 Рентгенофазовый анализ 17
2.7 Растровая электронная микроскопия 17
ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 19
3.1 Физико-химические процессы протекающие в растворах 19
3.2 Физико-химические процессы, протекающие при формировании
дисперсных материалов 24
ВЫВОД 36
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 37
Многие виды биоактивных неорганических материалов были разработаны в течение последних десятилетий и в настоящее время находят применение для восстановления костей и регенерации тканей в организме [1]. Особо важную роль имеют кальций-фосфатные материалы. Это связано с тем, что биоактивное поведение этих материалов определяется способностью к костному срастанию. Оно в свою очередь обусловлено образованием апатитоподобного слоя, состав и структура которого эквивалентны минеральной фазе в кости. Также необходимо, что бы материал был биохимически совместим с тканями организма, а в идеале он должен стимулировать процессы естественного восстановления.
Многими российскими и зарубежными учеными доказано, что высокой биоактивностью обладает стеклокерамика на основе системы SiO2- Р2О5-СаО [2]. Биологической активностью обладают материалы с соотношением Ca/P равным 1,6. Это связано с тем, что такое соотношение наблюдается в естественном гидроксиапатите. Биоматериалы, в которых сохраняется такое соотношение обладают высокой способностью к костеобразованию [3]. При высоком содержании SiO2 в пленке образуется однородные пленочные покрытия [4]. Пленки с содержанием оксида кремния менее 50% в системе получаются не равномерные и имеют области отслоения от подложки. Повышение биоактивности данной системы может быть достигнуто введением MgO в систему [5]. Содержание Mg непосредственно влияет на активность таких ферментов, как металлопротеиназы, гиалуронидаза, гиалуронсинтетаза, лизилоксидаза, трансглутаминаза, которые, в свою очередь, регулируют скорость синтеза различных белков. Нарушение Ca/Mg-соотношения при недостатке Mg приводит к увеличению активности металлопротеиназ, способствующих деградации коллагена со снижением его синтеза. Среди электролитов, присутствующих в организме человека, Mg занимает четвертое место после кальция, натрия и калия по содержанию в сыворотке крови, а по содержанию внутри клетки - второе место после калия. Кроме того, магний играет важную роль в развитии и восстановлении костной ткани человека за счет стимуляции пролиферации остеобластов.
Поскольку в настоящее время в отечественной и зарубежной литературе еще недостаточно изучены вопросы, касающиеся процессов формирования материалов из пленкообразующих растворов на основе спиртовых растворов тетроэтоксисилана, ортофосфорной кислоты, нитрата кальция, нитрата магния, то исследования в этом направлении являются актуальным.
Цель работы: получить золь-гель методом кальций-фосфатные системы и исследовать их свойства. Для достижения цели были поставлены следующие задачи:
- приготовить коллоидные растворы на основе тетраэтоксисилана, фосфорной кислоты, нитрата кальция, нитрата магния и этилового спирта с различным содержанием компонентов в системе;
- методами вискозиметрии и ИК-спектроскопии исследовать процессы, протекающие в растворе;
- методом термического анализа определить основные стадии и условия формирования системы на основе ЗЮ2-Р2О5-СаО-МдО;
- определить структуру и фазовый состав, полученных образцов с использованием растровой электронной микроскопии (РЭМ), рентгенофазового анализа (РФА) и ИК-спектроскопии.
1. Золь-гель методом получена кальций-фосфатная система из растворов на основе тетраэтоксисилана, фосфорной кислоты, нитратов кальция и магния. В растворе Mg_20 формируется коллоидная система. Растворы Mg_5, Mg_10, Mg_15 устойчивы до двух суток.
2. По данным термического анализа и ИК-спектроскопии установлены три стадии процесса формирования оксидных систем: удаление физически и химически связанной воды, сгорание спирта и продуктов термоокислительной деструкции этоксигрупп, разложение нитратов, переход аморфных модификаций соединений в кристаллические. Установлены оптимальные режимы термической обработки образцов: сушка при 60°С в течение 30 мин и отжиг при 600 - 800°С в течение 60 мин.
3. Результаты рентгенофазового анализа показали, что при 600°С образцы являются аморфными. При 800°С происходит кристаллизация образцов с образованием фаз SiO2, Ca2,589Mg0,411(PO4)2, Mg3Ca3(PO4)4.
4. По результатам РЭМ установлено, что поверхность порошков имеет неоднородную пористую структуру с равномерным распределением
элементов.
