На правах рукописи

Бучилин Николай Викторович

Пористые кальцийфосфатные

стеклокристаллические материалы для

костного эндопротезирования

05.17.11 – Технология силикатных и тугоплавких

неметаллических материалов

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Москва 2010

Работа выполнена в Российском химико-технологическом университете имени Д.И. Менделеева

Научный руководитель: кандидат технических наук, доцент Строганова Елена Евгеньевна

Официальные оппоненты: Заместитель директора по научной работе Института металлургии и материаловедения имени А.А. Байкова РАН, доктор технических наук член-корреспондент РАН Баринов Сергей Миронович Старший научный сотрудник Химического факультета Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова, кандидат технических наук Сафронова Татьяна Викторовна

Ведущая организация: Институт общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова

Защита состоится «08» ноября 2010 г. в «10» часов на заседании диссертационного совета Д 212.204.12 в РХТУ им. Д. И. Менделеева (125047 г.

Москва, Миусская пл., д. 9) в конференц-зале.

С диссертацией можно ознакомиться в Информационно-библиотечном центре РХТУ имени Д.И. Менделеева.

Автореферат диссертации разослан «07» октября 2010 г.

Ученый секретарь диссертационного совета Д 212.204. к.т.н., доцент Макаров Н.А.

ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность Развитие медицинского материаловедения направлено на разработку новых высокоэффективных функциональных материалов и изделий с широким диапазоном свойств, отвечающих требованиям конкретной области медицины. Требования к современным материалам для костного эндопротезирования не ограничиваются стандартным набором – отсутствие токсичности, совместимость с окружающими тканями, высокая механическая прочность. На первое место выходят такие свойства, как структурное подобие замещаемому участку кости и способность стимулировать процесс регенерации новой кости. Естественная кость представляет собой систему, состоящую из нескольких слоев, существенно отличающихся по количеству и размерам пор. Внешний плотный слой (кортикальный) содержит около 10 % канальных пор с диаметром 5-100 мкм, необходимых для прорастания и закрепления остеобластов, а также губчатый центральный слой (трабекулярный), в котором находится около 80-90 % пор с размерами 100-1000 мкм, вмещающих кровеносные сосуды и костный мозг. Создание поровых структур, параметры которых максимально близки к структуре естественной кости – актуальная задача, решение которой позволит создавать биоактивные костные эндопротезы и имплантаты нового поколения. Биосовместимостимый и биоактивный кальцийфосфатный стеклокристаллический материал, полученный на основе стекла системы CaO – P2O – Al2O3, является перспективной основой для их разработки.

Цель работы Выявление механизма формирования поровой структуры в процессе спекания кристаллизующихся кальцийфосфатных стекол, установление путей управления пористостью стекловидных и стеклокристаллических материалов; разработка стеклокристаллических биоматериалов для костного эндопротезирования с разным типом поровой структуры и отработка технологии их изготовления.

Научная новизна Развиты представления об особенностях спекания кристаллизующихся кальцийфосфатных стекол, и на их основе определены условия получения пористых стеклокристаллических материалов, главными из которых являются:

- совпадение температурных интервалов спекания и кристаллизации стекол, что определяет формирование пористого армирующего каркаса спекаемой заготовки;

- низкая вязкость остаточной стеклофазы ультрафосфатного состава (101-102 Па·с) в интервале спекания и кристаллизации, обеспечивающая набор прочности заготовки и сохранение поровой структуры материала.

Показано, что для адекватного описания процесса жидкофазного спекания кристаллизующихся стекол недостаточно параметров, на которые опираются при расчетах по классической модели Френкеля. Необходимо вводить коэффициенты, учитывающие изменение поверхности спекающихся частиц за счет объемной кристаллизации стекла, исходя из скоростей роста выделяющихся кристаллов и степени кристалличности материала.

Выявлено, что в результате имплантации разработанных пористых материалов в бедренную кость кроликов на сроки от 2 до 12 месяцев происходит рост новых костных клеток как на поверхности, так и в поровом пространстве материалов, что свидетельствует о структурном подобии разработанных материалов разным участкам естественной кости и их способности стимулировать процессы восстановления костной ткани.

Практическая значимость Разработаны биоактивные кальцийфосфатные стеклокристаллические материалы, характеризующиеся различной поровой структурой:

открытой пористостью 25-50 % с размером пор 20-200 мкм, предназначенные для лечения дефектов кортикальной кости в области диафиза;

канальной пористостью 4-10 % с диаметром каналов 480-530 мкм, пористостью в межканальных перегородках 20-40 % с размером пор 50-150 мкм, которые рекомендуются для лечения дефектов костей в области метафиза;

ячеистой пористостью 50-80 % с размером ячеек 100-2000 мкм и размером пор в межъячеистых перегородках 10-40 мкм, предназначенные для лечения дефектов трабекулярной кости.

Предложены методы и оптимизированы технологические параметры синтеза материалов заданной поровой структуры:

- для материалов с открытой и канальной пористостью – полусухое формование;

применение крахмала и графитовых стержней в качестве порообразователей;

- для материалов с ячеистой пористостью – шликерное литье; использование тиксотропных шликерных суспензий с соотношением порошок стекла : раствор ПВС = 45:55 55:45 (об. %) и парафиновых гранул-порообразователей.

Испытания разработанных пористых материалов in vitro и in vivo показали возможность и перспективность их использования в качестве носителей мезенхимальных стволовых клеток, а также имплантатов для лечения костных травм и заболеваний.

Апробация работы Материалы диссертации доложены и обсуждены на: ХХ и ХХI Международной конференции молодых ученых по химии и химической технологии Москва, РХТУ имени Д.И. Менделеева, 2006 и 2007 г.г.; Всероссийском совещании «Биокерамика в медицине», Москва, ИПК РАН, 2006 г.; Всероссийской конференции «Молодые ученые и инновационые технологии», Москва, РХТУ им.

Менделеева, 2007 г.; Всероссийском совещании «Биоматериалы в медицине», Москва, ИМЕТ РАН, 2009 г., материалы демонстрировались на выставках «Мир стекла», «Стекло и современные технологии» (Москва, 2007 г.).

Публикации По материалам выполненных исследований опубликовано печатных работ, получено положительное решение о выдаче патента РФ № 2008151496/02(067615) приоритет от 25.12.2008 г.

Структура и объем диссертации Диссертация состоит из разделов: введение, аналитический обзор литературы, выбор направления исследования, методическая часть, экспериментальная часть, обсуждение результатов, выводы, список литературы, приложения. Диссертация изложена на 170 страницах, в том числе содержит 38 таблиц, 46 рисунков. Список цитируемой литературы включает наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Состояние вопроса и основные направления исследования В обзоре литературы дана оценка современного уровня развития медицинского материаловедения и рассмотрены основные классы материалов, используемых для изготовления костных эндопротезов и имплантатов. Обсуждены достоинства и недостатки кристаллических, керамических и стекловидных биоактивных материалов и перспективы их применения в медицинской практике. Показано, что для удовлетворения потребностей медицины сегодняшнего дня необходимы новые виды биоактивных структурно-подобных естественной кости пористых материалов, в частности материалов на основе кальцийфосфатных стекол.

Дана сравнительная характеристика методов получения различных типов пористых стекловидных и керамических материалов с точки зрения их эффективности, простоты и возможностей достижения уровня пористости не менее 50 %.

Исходя из анализа литературных данных и в соответствии с поставленной целью сформулированы основные направления работы:

изучение закономерностей процессов кристаллизации и спекания тонкодисперсных порошков кальцийфосфатных стекол с порошковыми, цилиндрическими и гранулированными порообразователями;

- получение пористых кальцийфосфатных стеклокристаллических материалов с различными типами поровой структуры и исследование их физико-химических и технологических характеристик;

- оптимизация технологических приемов получения стеклокристаллических материалов с заданным уровнем и характером пористости;

- исследование поведения пористых стеклокристаллических материалов в искусственных (in vitro) и естественных (in vivo) физиологических средах.

Методика эксперимента Пористые материалы получали на основе порошков стекла состава (мол.%):

P2O5 – 45, CaO – 50, Al2O3 – 5, с добавками оксидов B2O3, TiO2, ZrO2. Для составления шихты использовали реактивы марок «хч» и «чда». Стекла варили в электропечи с силитовыми нагревателями в корундовых тиглях объемом 200 мл при температурах 1350-1400 °С с выдержкой при максимальной температуре мин.

Для формования заготовок использовали порошки стекла с размерами частиц от 40 до 400 мкм, 5 % раствор поливинилового спирта и порообразователи:

порошковые – крахмал, CaCO3; цилиндрические – графитовые стержни, хлопковые, капроновые и лавсановые нити; гранулированные – желатиновые, карбамидовые и парафиновые ганулы. Формование заготовок осуществляли методами полусухого формования и шликерного литья.

Структуру материалов исследовали методами: ИК-спектроскопии поглощения в диапазоне частот 1300-400 см -1 (Specord-75IR), дифференциально-термического рентгенофазового анализа (ДРОН-3, излучение CuK, никелевый фильтр), петрографического анализа в проходящем свете на полированных шлифах («ЛОМО» МИН-8, х80 и х320), сканирующей электронной микроскопии (Jeol JSMLV, х500-2500), локального рентгеноспектрального анализа (INCA-Energy 350, х500). Физико-химические, механические, технологические свойства стекол и стеклокристаллических материалов определяли по стандартным методикам и ГОСТам.

Для испытаний in vitro (термостат SERIC UN-8, температура 37,0 °С) дистиллированной воде и растворе искусственной плазмы (7,87 г буфера «трис»

на 1 л дистиллированной воды и реактивы марки «хч») в сроки до 15 суток.

Для испытаний in vivo (кролики, сроки имплантации – от 2 до 12 месяцев) в научном центре хирургии РАМН были изготовлены цилиндры диаметром 4 и высотой 10 мм из материалов с пористостью 30, 40 и 50 %, гистологические исследования проводили на шлифах, окрашенных гематоксилином и эозином, при увеличении х40 и х100.

Кристаллизация и спекание порошков кальцийфосфатных стекол На первом этапе работы были исследованы закономерности изменения фазового состава, степени кристалличности и свойств остаточной стеклофазы в зависимости от фракционного состава порошков кристаллизующихся кальцийфосфатных стекол (таблица 1) и температуры спекания, а также определены условия получения на их основе пористых материалов.

Применение методов РФА, ЛРСА, ДТА, ИК-спектроскопии поглощения позволило установить, что размягчение стекол происходит в области температур 610С, - и -пирофосфаты кальция кристаллизуются при 700-790 °С, а пирофосфаты титана и циркония и их твердые растворы – при 910-940 °С.

характеризуются объемной равномерно закристаллизованной структурой, их степень кристалличности составляет 70-90 %, размер кристаллов – до 30 мкм, а остаточная стеклофаза имеет переменный состав, который определяется составом кристаллических фаз (рис. 1). Влияние дисперсности порошков выражается в незначительном росте всех характеристических температур при увеличении размера частиц от 40 до 400 мкм. Термообработка в интервале температур 700С показала, что наибольшая интенсивность кристаллизации всех фаз наблюдается при температурах 900-950 °С. В этом же температурном интервале получены материалы с пористостью 18-25 %, размерами пор 10-150 мкм, прочностью 14-20 МПа. При более низких температурах материалы не имеют достаточной прочности, а при более высоких – обладают малой пористостью (рис. 2).

тава компоненты, мол.% (сверх 100 %) нормальным – наблюдается монотонное снижение значений вязкости при увеличении температуры, а зависимость вязкости исходного кристаллизующегося стекла проходит через экстремумы при температурах, соответствующих интервалам кристаллизации пирофосфатов кальция, титана и циркония (рис. 3).

Для оптимизации условий спекания порошков кальцийфосфатных стекол была использована модель Френкеля, описывающая процесс жидкофазного спекания, с Рис. 2. Влияние температуры спекания Рис. 3. Температурная зависимость кристаллизацию (Glass Sintering With Concurrent Crystallization, M. O. Prado, E. D.

Zanotto. C.R. Chemie V. 5 (2002) 773–786). Результаты расчета пористости и огневой усадки по модели Френкеля показали, что при использовании значений вязкости исходного стекла в узком интервале температур 900-950 С, эмпирически выбранном для спекания, расчеты достаточно близки к результатам эксперимента (рис. 4). Однако нельзя говорить об адекватном описании процесса спекания при помощи использованных моделей во всем диапазоне температур от 700 до 1000 оС из-за невозможности учесть влияние объемной кристаллизации кальцийфосфатного стекла.

Рис. 4. Влияние дисперсности порошков стекла на свойства термообработанных материалов: сплошные линии – результаты эксперимента, пунктирные – расчет по модели Френкеля.

Совпадение максимальной интенсивности кристаллизации и минимальной вязкости остаточной стеклофазы в одном температурном интервале (рис. 5) обусловливает формирование жесткого трехмерного каркаса, сохраняющего поровую структуру исходной заготовки и ее закрепление при минимальной усадке.

Рис. 5. Факторы, определяющие формирование поровой структуры при спекании порошков кальцийфосфатных стекол.

Проведенные исследования показали, что для формирования проницаемой поровой структуры на основе порошков кристаллизующихся стекол должны выполняться следующие условия: • температура кристаллизации стекла должна совпадать с температурой его спекания; • степень кристалличности частиц стекла при кристаллизующегося стекла в интервале спекания должна лежать в диапазоне 107- Па·с, а вязкость остаточной стеклофазы – в диапазоне 101-102 Па·с.

Синтез материалов с открытой и канальной поровой структурой Наиболее доступным способом получения пористых материалов является метод введения в заготовку добавок, обеспечивающих интенсивное выделение газовой фазы в процессе спекания. Были опробованы три газообразователя: карбид кремния, карбонат кальция и крахмал, в продуктах разложения которых отсутствуют токсичные вещества. Показано, что использование карбида кремния и карбоната кальция в температурном интервале 900-1000 С неэффективно, поскольку не приводит к значительному увеличению пористости материалов. Благодаря большому количеству газовой фазы, образующейся при разложении крахмала (в пять раз большей, чем при использовании карбоната кальция), при его введении в заготовки в количестве 3 масс. % получены материалы с пористостью до 40-50 % (рис. 5). Размер пор в материалах линейно растет от 20 до 150 мкм с увеличением размера частиц спекаемых порошков от 40 до 400 мкм. Прочность таких материалов составляет 3- МПа.

Для получения сквозных канальных пор использовали: хлопковую нить, полимерные лавсановые и капроновые волокна диаметром от 60 до 500 мкм (лески), а также графитовые стержни диаметром 500 и 700 мкм.

Исследования показали, что при использовании нитей и органических волокон количество газовой фазы слишком велико, выгорание идет настолько интенсивно, что невозможно сохранить целостность заготовки и получить материал с регулярной пористостью. В присутствии графитовых стержней формируется поровая структура со сквозными каналами диаметром, близким диаметру вводимых стержней, и пористыми межканальными перегородками (рис. 6).

Наибольшей пористостью (45-55 %) обладают материалы, получаемые из фракций порошков 40-80 и 80-125 мкм при использовании стержней диаметром 500 мкм.

При использовании порошков стекла с размерами частиц более 125 мкм максимально достигнутая пористость составляет 30 % при такой же степени заполнения заготовок графитовыми стержнями. По-видимому, это связано с подпрессовкой межканальных перемычек в процессе формования заготовок, приводящей к уменьшению общей пористости материалов.

Рис. 5. Материал с открытыми Рис. 6. Материал с канальными порами, порами, Поткр = 50 % (фракция Поткр = 55 %.(фракция порошка стекла 80порошка стекла мкм, 125 мкм, порообразователь - графитовые порообразователь - крахмала) х50. стержни) х50.

Таким образом, методом полусухого формования заготовок, использования крахмала и графитовых стержней в качестве порообразователей и спекания материалов в изотермических условиях получены два типа поровых структур, пригодных для изготовления имплантатов для лечения травм и заболеваний кортикальной части кости: • с открытой пористостью в 20-50 %, размерами пор – 10мкм; • с канальной поровой структурой: канальная пористость – 4-10 % диаметр каналов – 480-530 мкм, пористость в межканальных перергородках – 20-40 %, размер пор – 10-200 мкм.

Синтез пористых материалов методом шликерного литья Для создания высокопористых структур, отвечающих требованиям, предъявляемым к материалам для лечения дефектов трабекулярной кости, применяли метод введения в шликерные суспензии гранулированных порообразователей. В качестве порообразователей были опробованы сферические гранулы из карбамида, желатина, аммиачной селитры и парафина дисперсностью от 200 до 2000 мкм. Для приготовления шликеров применяли порошок стекла фракционного состава 10- мкм и 5 % раствор поливинилового спирта.

Исследование реологических свойств шликеров с различным соотношением твердой и жидкой фаз показало, что при объемном соотношении порошок стекла :

раствор ПВС (Т : Ж), равном 45:55 55:45 суспензии являются тиксотропными.

Увеличение в тиксотропных суспензиях объемной доли порошка стекла более 55 % приводит к росту эффективной вязкости до значений выше 2 Па·с и снижению текучести, что делает невозможным равномерное заполнение пустот между гранулами порообразователей при формовании заготовки. При содержании в суспензиях доли кальцийфосфатного стекла менее 45 об. % вязкость снижается до значений менее 0,2 Па·с, и суспензии вытекают из отформованных заготовкок.

Лучшими среди опробованных порообразователей показали себя парафиновые гранулы: образцы, полученные при их использовании, обладают равномерно распределенными макропорами, геометрия и размеры которых соответствуют параметрам вводимых гранул (рис. 7). Межъячеистые перегородки обладают поровой структурой с размерами пор до 20 мкм. Для получения материалов с применением шликерной технологии оптимизировали режим спекания. В изотермических условиях не удается сохранить целостность заготовки из-за того, что степень заполнения поорообразователем составляет до 70 об.% в отличие от 6 об.% в заготовках, полученных методом полусухого формования. Неизотермический режим, при котором скорость нагрева составляет оказался оптимальным для получения высокопористых материалов.

Рис. 7. Оптико-микроскопические снимки поперечных срезов материалов с ячеистыми порами, полученных при использовании парафиновых зерен размерами:

(а) –200-2000 мкм, Поткр = 75 %; (б) - 800-1000 мкм, Поткр = 70 % (x50).

Установлена оптимамальная степень заполнения заготовок парафиновыми гранулами (75-80 об.%), при которой возможно получение высокопористого материала (рис. 8). При увеличении степени заполнения заготовки более 80 об.% толщина перегородок недостаточна, и заготовки разрушаются до начала процесса спекания в области температур 700-800 оС из-за малой текучести остаточной стеклофазы и отсутствия перемычек между частицами стекла.

Рис. 8. Влияние степени заполнения заготовок на открытую пористость (а) и огневую усадку (б) материалов.

Таким образом, в результате введения в шликерные суспензии парафиновых зерен получены материалы с пористостью от 50 до 80 %, пригодные для изготовления имплантатов для лечения травм и заболеваний трабекулярной части кости, обладающие ячеистой поровой структурой и двумя типами пор: ячеистыми – от до 1800 мкм и порами в межъячеистых перегородках – до 20 мкм. Фазовый состав полученных материалов идентичен фазовому составу материалов, получаемых по литьевой технологии и материалов с открытой и канальной пористостью. Материалы с ячеистой поровой структурой обладают прочностью при сжатии, достаточной для закрепления имплантата в костном дефекте (рис. 9).

Взаимодействие пористых материалов с физиологическими средами Исследование взаимодействия материалов с искусственными и естественными физиологическими средами проводили в два этапа. На этапе «in vitro»

испытательными стендами являлись вода и раствор искусственной плазмы.

Параметрами оценки поведения материалов служили pH среды, концентрация в ней ионов кальция и фосфора, а также изменение массы и структуры материалов.

Было установлено, что степень деградации материалов зависит от величины их пористости и размеров пор – наибольшие потери массы (около 2 масс.%) характерны для материала с ячеистой поровой структурой и открытой пористостью 70 % после суток пребывания в воде при температуре 37 oC. Формирование слабокислой среды в испытательных растворах является результатом растворения обогащенной фосфатанионами остаточной стеклофазы стеклокристаллических материалов, химическая устойчивость к воде у которой существенно ниже, чем у исходного стекла и кристаллических фаз, присутсвующих в составе материалов.

На материалах с открытой и канальной поровой структурой, пористостью от 20 до 45 % и размерами пор от 20 до 500 мкм, были проведены два вида испытаний “in vivo”: имплантация в кость кроликов (сроки от 2 до 12 месяцев) и подсадка на поверхность образцов мезенхимальных стволовых клеток (МСК). Установлено, что по истечении трех суток МСК закрепляются и распластываются на поверхности и внутри порового пространства, и, как следствие, могут быть подсажены на подложки из материалов для инициации процесса регенерации костной ткани (рис. 10).

Морфологическое исследование шлифов имплантатов, извлеченных из организма кроликов вместе с фрагментами кости, свидетельствует о том, что уже к 2 месяцам после имплантации материалов наблюдается заселение остеобластами порового пространства имплантатов (рис. 11).

Рис. Влияние пористости Рис. 10. Прикрепление мезенхимальной материалов на прочность при стволовой клетки к материалу внутри К четырем месяцам в новообразованной костной ткани, разместившейся в поровом пространстве и на границе имплантат-кость, наблюдается сплавление коллагеновых волокон и формирование костной структуры, а на сроках 8 и 12 месяцев – костная соединительнотканная капсула вокруг имплантата отсутствует.

Рис. 11. Фотографии срезов материалов после их имплантации в костную ткань.

(а) – Поткр = 35 %, 2 месяца, (б) – Поткр = 45 %, 8 месяцев.

Проведенные испытания in vitro и in vivo показали возможность использования разработанных пористых материалов в качестве подложек для мезенхимальных стволовых клеток и имплантатов для лечения травм и заболеваний кости.

ВЫВОДЫ

1. На основе кристаллизующегося биоактивного стекла состава (мол.%): P2O5 – 45, CaO – 50, Al2O3 – 5, + (сверх 100 %) B2O3 – 5, TiO2 – 5, ZrO2 – 5 получены пористые стеклокристаллические биоматериалы трех структурных типов – с канальной (до 55 %), открытой (до 50 %) и ячеистой (до 80 %) пористостью для лечения травм и заболеваний кости.

2. Формирование структур с открытой пористостью при спекании порошков кристаллизующегося стекла происходит благодаря реализации следующих условий:

в интервале температур спекания происходит интенсивная объемная кристаллизация частиц стекла с образованием пирофосфатов кальция, титана и циркония, а также остаточной стеклофазы ультрафосфатного состава;

- образовавшиеся кристаллические фазы формируют жесткий каркас, который сохраняет пористость исходной заготовки и препятствует усадке;

- остаточная стеклофаза, содержание которой в температурной области спекания составляет 10-30 %, обладает достаточной текучестью для образования прочных контактов между частицами и набора прочности материала.

стеклокристаллических материалов на основе кристаллизующихся кальцийфосфатных стекол является температурный интервал 900-950 оС. Материалы, получаемые при этих температурах из порошков стекол различного фракционного состава, обладают открытой пористостью на уровне 25-30 % и порами до 150 мкм.

При температурах термообработки, близких к 1000 оС, происходит уменьшение уровня открытой пористости, связанное с процессом плавления кристаллических фаз.

порообразователей. Показано, что при выбранных условиях синтеза при введении крахмала в количестве 3 масс.% формируется поровая структура с открытыми порами до 200 мкм, при использовании 8 масс.% графитовых стержней – структура с канальными порами диаметром 480-530 мкм и пористостью до 55 %, при введении об.% парафиновых зерен – структура с ячеистыми порами 200-1800 мкм и пористостью до 75 %.

5. Установлено, что при получении высокопористых материалов по шликерной технологии необходимо использовать тиксотропные суспензии следующего состава:

порошок стекла : раствор ПВС = 45:55 55:45. Сочетание парафиновых гранул с карбамидом в качестве электролита позволяют довести долю порошка стекла в шликере до 60 об.% при сохранении его текучести и целостности заготовки. При этих условиях получены материалы с сообщающимися ячеистыми порами размерами 200мкм и прочностью при сжатии 1-10 МПа.

6. Установлено, что при контакте с водой и искусственными физиологическими средами (in vitro) степень деградации материалов растет с увеличением пористости и размеров пор в следующем ряду: с пористостью менее 20 % и размерами пор до мкм < с пористостью 30-50 % и размерами пор до 200 мкм < с канальной пористостью 30-50 %, размерами канальных пор до 530 мкм < с ячеистой пористостью 50-80 % и размерами пор 200-1800 мкм. При этом испытательная среда насыщается ионами кальция и фосфора, необходимыми для инициации биохимических процессов, направленных на восстановление поврежденной костной ткани.

7. В результате испытаний in vivo установлено, что:

- мезенхимальные стволовые клетки при контакте с разработанными материалами сохраняют жизнеспособность через трое суток после подсадки, что свидетельствует о возможности внесения имплантатов с готовой клеточной средой в очаг заболевания.

- при контакте с костной тканью кроликов через 2 месяца в поровом пространстве и на поверхности материалов формируется новая костная ткань, а через 9 месяцев – единый костный фрагмент, что демонстрирует перспективность изготовления на их основе эндопротезов с заданными типами поровой структуры.

1. Бучилин Н.В., Строганова Е.Е. Спеченные стеклокристаллические материалы на основе кальцийфосфатных стекол // Стекло и керамика. – 2008. – № 8. – С. 8 – 11.

2. Саркисов П.Д., Строганова Е.Е., Михайленко Н.Ю., Бучилин Н.В. Пористые материалы на основе стекла // Стекло и керамика. – 2008. – № 10. – С. 13 – 16.

3. Строганова Е.Е., Бучилин Н.В. Синтез и исследование спеченных материалов на основе кристаллизующихся кальцийфосфатных стекол // Сб. «Новые технологии создания и применения биокерамики в восстановительной медицине». Томск: ТПУ. – 2007. – С. 111 – 114.

4. Строганова Е.Е., Михайленко Н.Ю., Николаев М.Н., Батрак И.К., Бучилин Н.В.

Материалы медицинского назначения на основе кальцийфосфатных стекол // Всероссийское совещание «Биокерамика в медицине». ИПК РАН. – 2006. – С. 82 – 84.

кристаллизующихся кальцийфосфатных стекол Всероссийское совещание «Биокерамика в медицине». ИПК РАН. – 2006. – С. 45 – 47.

6. Затвардницкий Д.А., Бучилин Н.В., Строганова Е.Е. Особенности процесса спекания кальцийфосфатных стекол // Сб. Успехи в химии и химической технологии.

М. – 2006. – Т. ХХ. – №6. – С. 75 – 79.

7. Бучилин Н.В., Строганова Е.Е., Борисенко М.А. Синтез и исследование биоактивных материалов на основе кристаллизующихся фосфатных стекол // Сб.

Молодые ученые и инновационные технологии. – М.: РХТУ им. Д.И. Менделеева. – 2007. – С. 70 – 73.

8. Строганова Е.Е., Бучилин Н.В. Влияние вида газообразователя на пористость кальцийфосфатных спеченных материалов // Сб. Успехи в химии и химической технологии. – М. – 2007. – Т. ХХI. – № 7. – С. 32 – 37.

9. Бучилин Н.В., Беляков А.В., Строганова Е.Е. Способ получения биоактивных высокопористых кальцийфосфатных стеклокристаллических материалов // Всероссийское совещание «Биоматериалы в медицине». ИМЕТ РАН. – 2009. – С. 20 – 21.

10. Строганова Е.Е., Саркисов П.Д., Михайленко Н.Ю., Бучилин Н.В и др. Способ получения биоактивных высокопористых кальцийфосфатных стеклокристаллических материалов // Всероссийское совещание «Биоматериалы в медицине». ИМЕТ РАН. – 2009. – С. 69 – 70.

11. Buchilin N.V., Stroganova E.E., Mikhailenko N.Yu. Bioactive Porous GlassCeramic Materials for Bone Prosthesis // 1-st Russian – Hellenic Sympuium with International Participation and Young Scientist’s School “Biomaterials and Bionanomaterials: Recent Advances and Safety – Toxicology Issues”. – 2010. – C. 66.

Издательский центр РХТУ им. Д.И. Менделеева