Тема: ЗОЛЬ-ГЕЛЬ СИНТЕЗ КАЛЬЦИЙ-ФОСФАТНОЙ СИСТЕМЫ ИЗ РАСТВОРОВ НА ОСНОВЕ ТЕТРАЭТОКСИСИЛАНА, ФОСФОРНОЙ КИСЛОТЫ, НИТРАТОВ КАЛЬЦИЯ И МАГНИЯ

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.

Купить

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.
Купить