Влияние температуры микроволнового спекания на структуру и механические свойства гидроксиапатитной керамики

Исследованы особенности микроволнового спекания биогенного гидроксиапатита, предназначенного для использования в медицинской практике для замещения костных дефектов различного происхождения. Образцы получали в высокотемпературной микроволновой муфельной печи (1,5 кВт, 2,45 ГГц) при температурах 800, 900, 1000 и 1100 С. Установлено, что повышение температуры при микроволновом спекании не приводит к стремительному росту размера зерна и образованию агломератов. Полученные материалы имеют равномерную мелкозернистую структуру со средним размером зерен 0,42–0,56 мкм и пор  0,5 мкм. Установлено, что пористость материалов, полученных в интервале температур 800–1000 С, составляет  40 %, а при 1100 С – уменьшается до 33 %. Прочность на сжатие возрастает от 31 до 59 МПа с повышением температуры и является близкой к прочности губчатой кости человека. Исследования in vіtro показали, что раство¬римость материалов в физиологическом растворе не зависит от температуры спекания и составляет 0,1–0,15 мас. %/сутки. Таким образом, методом микроволнового спекания при 800–1100 С можно получать гидроксиапатитную керамику медицинского назначения с достаточными структурно-механическими свойствами для замещения дефектов костной ткани.

Год издания: 
2014
Номер: 
2
УДК: 
66.017:546.185:546.41:53.09:53.086:66.046.44:539.4
С. 70–75., Іл. 6. Бібліогр.: 19 назв.
Литература: 

1. Распространенность переломов костей и результаты их лечения в Украине (клинико-эпидемиологическое исследование) / Н.А. Корж, С.И. Герасименко, В.Г. Климовицкий и др. // Ортопедия, травматология и протезирование. — 2010. — № 3. — С. 5—14.
2. Путляев В.И. Современные биокерамические материалы // Соросовский образовательный журнал. — 8, № 1. — 2004. — С. 44—50.
3. Механохимический синтез гидроксиапатита с замещениями для нанесения покрытий на медицинские имплантаты методом высокочастотного магнетронного распыления / М.В. Чайкина, В.Ф. Пичугин, М.А. Сурменева, Р.А. Сурменев // Химия в интересах устойчивого развития. — 2009. — 17. — С. 513—520.
4. C. Guzm’an V’azquez et al., “Stoichiometric hydroxyapatite obtained by precipitation and sol gel processes”, Revista mexicana de f ’isica, vol. 51, no. 3, рр. 284—293, 2005.
5. A. Raksujarit et al., “Processing and properties of nanoporous hydroxyapatite ceramics”, Materials and Design, vol. 31, рр. 1658—1660, 2010.
6. Y. Gao et al., “Characterization and osteoblast-like cell compatibility of porous scaffolds: bovine hydroxyapatite and novel hydroxyapatite artificial bone”, J. Mater. Sci.: Mater. Med., vol. 17, рр. 815—823, 2006.
7. Growth and morphogenesis of the skeletal bones after implantations biological hidroxyapatite ОК-015 in the tibia / V.V. Stry, R.V. Vereskun, V.N. Prochan, B.S. Rudoy // Укр. мед. альманах. — 2009. — 12, № 1. — С. 35—36.
8. A.S. Fomin et al., “Nanocrystalline hydroxyapatite ceramics produced by low-temperature sintering after high-pressure treatment”, Doklady Chem., vol. 418, no. 1, рр. 22— 25, 2008.
9. Y. Zhang et al., “Effects of gelatin addition on the microstructure of freeze-cast porous hydroxyapatite ceramics”, Ceramics Int., vol. 35, no. 6, pp. 2151—2154, 2009.
10. C. Drouet et al., “Nanocrystalline apatites: From powders to biomaterials”, Powder Technol., vol. 190, no. 1-2, pp. 118—122, 2009.
11. A. Farzadi et al., “Synthesis and characterization of hydroxyapatite/ β-tricalcium phosphate nanocomposites using microwave irradiation”, Ceramics Int., vol. 37, no. 1, pp. 65—71, 2011.
12. N. Iqbal et al., “Rapid microwave assisted synthesis and characterization of nanosized silver-doped hydroxyapatite with antibacterial properties”, Mater. Letters, vol. 85, pp. 118—122, 2012.
13. S.J. Kalita and S. Verma, “Nanocrystalline hydroxyapatite bioceramic using microwave radiation: Synthesis and characterization”, Mater. Sci. Eng., ser. C, vol. 30, no. 2, pp. 295—303, 2010.
14. O. Sych and N. Pinchuk, “Effect of type of calcium phosphate on microstructure and properties of glass reinforced biocomposites”, Processing and Application of Ceramics, vol. 1, is. 1-2, pp. 1—4, 2007.
15. F.N. Oktar, “Microstructure and mechanical properties of sintered enamel hydroxyapatite”, Ceramics Int., vol. 33, pp. 1309—1314, 2007.
16. Ноздрюхина Л.Р., Семенович Н.И., Юренев П.Н. Иммунопатология. Микроэлементы. Атеросклероз. — М.: Наука, 1973. — 356 с.
17. Судья Д.А., Ластков Д.О. Проблема токсического действия солей стабильного стронция на организм (обзор литературы) // Сучасні проблеми токсикології, харчової та хімічної безпеки. — 2013. — № 3. — С. 55—60.
18. G. Renaudin et al., “Structural characterization of sol-gel derived Sr-substituted calcium phosphates with anti-osteoporotic and anti-inflammatory properties”, J. Mater. Chem., vol 18, pp. 3593—3600, 2008.
19. S.A. Goldstein, “The mechanical properties of trabecular bone: dependence on anatomic location and function”, J. Biomechanics, vol. 20, no. 11-12, pp. 1055—1061, 1987.

Транслитерированый список литературы: 

1. Rasprostranennost' perelomov kosteĭ i rezul'taty ikh lechenii͡a v Ukraine (kliniko-ėpidemiologicheskoe issledovanie) / N.A. Korzh, S.I. Gerasimenko, V.G. Klimovit͡skiĭ i dr. // Ortopedii͡a, travmatologii͡a i protezirovanie. – 2010. – # 3. – S. 5–14.
2. Putli͡aev V.I. Sovremennye biokeramicheskie materialy // Sorosovskiĭ obrazovatel'nyĭ zhurnal. – 8, # 1. – 2004. – S. 44–50.
3. Mekhanokhimicheskiĭ sintez gidroksiapatita s zameshchenii͡ami dli͡a nanesenii͡a pokrytiĭ na medit͡sinskie implantaty metodom vysokochastotnogo magnetronnogo raspylenii͡a / M.V. Chaĭkina, V.F. Pichugin, M.A. Surmeneva, R.A. Surmenev // Khimii͡a v interesakh ustoĭchivogo razvitii͡a. – 2009. – 17. – S. 513–520.
4. C. Guzm´an V´azquez et al., “Stoichiometric hydroxyapatite obtained by precipitation and sol gel processes”, Revista mexicana de f´isica, vol. 51, no. 3, рр. 284–293, 2005.
5. A. Raksujarit et al., “Processing and properties of nanoporous hydroxyapatite ceramics”, Materials and Design, vol. 31, рр. 1658–1660, 2010.
6. Y. Gao et al., “Characterization and osteoblast-like cell compatibility of porous scaffolds: bovine hydroxyapatite and novel hydroxyapatite artificial bone”, J. Mater. Sci.: Mater. Med., vol. 17, рр. 815–823, 2006.
7. Growth and morphogenesis of the skeletal bones after implantations biological hidroxyapatite ОК-015 in the tibia / V.V. Stry, R.V. Vereskun, V.N. Prochan and B.S. Rudoy // Ukr. med. al'manakh. – 2009. – 12, # 1. – S. 35–36.
8. A.S. Fomin et al., “Nanocrystalline hydroxyapatite ceramics produced by low-temperature sintering after high-pressure treatment”, Doklady Chem., vol. 418, no. 1, рр. 22–25, 2008.
9. Y. Zhang et al., “Effects of gelatin addition on the microstructure of freeze-cast porous hydroxyapatite ceramics”, Ceramics Int., vol. 35, no. 6, pp. 2151–2154, 2009.
10. C. Drouet et al., “Nanocrystalline apatites: From powders to biomaterials”, Powder Technol., vol. 190, no. 1-2, pp. 118–122, 2009.
11. A. Farzadi et al., “Synthesis and characterization of hydroxyapatite/β-tricalcium phosphate nanocomposites using microwave irradiation”, Ceramics Int., vol. 37, no. 1, pp. 65–71, 2011.
12. N. Iqbal et al., “Rapid microwave assisted synthesis and characterization of nanosized silver-doped hydroxyapatite with antibacterial properties”, Mater. Letters, vol. 85, pp. 118–122, 2012.
13. S.J. Kalita and S. Verma, “Nanocrystalline hydroxyapatite bioceramic using microwave radiation: Synthesis and characterization”, Mater. Sci. Eng., ser. C, vol. 30, no.2, pp. 295–303, 2010.
14. O. Sych and N. Pinchuk, “Effect of type of calcium phosphate on microstructure and properties of glass reinforced biocomposites”, Processing and Application of Ceramics, vol. 1, is. 1-2, pp. 1–4, 2007.
15. F.N. Oktar, “Microstructure and mechanical properties of sintered enamel hydroxyapatite”, Ceramics Int., vol. 33, pp. 1309–1314, 2007.
16. Nozdri͡ukhina L.R., Semenovich N.I., I͡Urenev P.N. Immunopatologii͡a. Mikroėlementy. Ateroskleroz. – M.: Nauka, 1973. – 356 s.
17. Sud'i͡a D.A., Lastkov D.O. Problema toksicheskogo deĭstvii͡a soleĭ stabil'nogo stront͡sii͡a na organizm (obzor literatury) // Suchasni problemy toksykolohiï, kharchovoï ta khimichnoï bezpeky. – 2013. – # 3. – S. 55–60.
18. G. Renaudin et al., “Structural characterization of sol–gel derived Sr-substituted calcium phosphates with anti-osteoporotic and anti-inflammatory properties”, J. Mater. Chem., vol 18, pp. 3593–3600, 2008.
19. S.A. Goldstein, “The mechanical properties of trabecular bone: dependence on anatomic location and function”, J. Biomechanics, vol. 20, no. 11–12, pp. 1055–1061, 1987.

Полнотекстовый документSize
2014-2-11.pdf597.03 KB