ИСТИНА

Все биоматериалы независимо от места применения и назначения должны соответствовать следующим требованиям: биосовместимостимость, биорезорбируемость/биорезистивность, обладать достаточной прочностью, микропорами и макропорами. Развитие современных технологий побуждает искать новые экономически выгодные подходы получения биоматериалов или совершенстовать традиционные. Так, например, получение материалов в системе Na2O-CaO-SiO2-P2O5 основано на традиционном охлаждение расплава и золь-гель технологии, однако данные подходы экономически затратны и многостадийны. Применение водного раствора силиката натрия Na2O•nSiO2 (ВРСН) в качестве связующего при создании биосовместимых керамических материалов на основе порошков синтетических фосфатов кальция (ФК) в системе Na2O-CaO-SiO2-P2O5 позволяет устранить эти недостатки. Целью работы являлось создание керамических биоматериалов с неорганической полимерной матрицей и кальцийфосфатным наполнителем обжигом образцов, сформованных из высококонцентрированных суспензий гидроксиаппатита, трикальцийфосфата и пирофосфата кальция в водном растворе силиката натрия. Водный раствор силиката натрия с силикатным модулем n (SiO2/Na2O)=2.87 (Na2O•2.87SiO2) использовался в качестве связующего и прекурсора неорганической полимерной матрицы. В качестве наполнителя выступали синтетические порошки фосфатов кальция: гидроксиапатит Ca10(PO4)6(OH)2 (Са/Р=1.67), трикальцийфосфат Ca3(PO4)2 (Са/Р=1.5), пирофосфат кальция Ca2P2O7 (Са/Р=1). Дополнительно в состав порошковой смеси добавляли карбонат натрия Na2CO3 и оксид кальция CaO. В работе были получены прекерамические полуфабрикаты в форме балочек литьем в силиконовые формы. Фазовый состав образцов после формования, затвердевания и сушки по данным РФА был представлен продуктами взаимодействия CaO и Na2CO3 с ВРСН и соответствующим ФК (гидроксиапатитом Ca10(PO4)6(OH)2, трикальцийфосфатом Ca3(PO4)2 или пирофосфатом кальция Ca2P2O7). Данные РФА позволяют предположить отсутствие реакции между ФК и ВРСН на данных стадиях. Керамические материалы после обжига при 1000°С включали натрий кальциевый силикат Na6Ca3Si6O18 и β-ренанит β-NaCaPO4. Геометрическая плотность материалов для всех образцов после обжига при 1000°С составила 0.76 – 0.78 г/см3, а прочность на сжатие 2.5 – 3.5 МПа. Установлено, что высококонцентрированные суспензии ФК в водном растворе силиката натрия с дополнительными добавками могут быть использованы для послойного экструзионного формования простых 3-х мерных геометрических фигур, и соответственно могут быть применены для создания имплантата заданной архитектуры керамического скелета с использованием экструзионной 3D-печати. Таким образом, высококонцентрированные суспензии ФК в водном растворе силиката натрия с дополнительными добавками могут быть рекомендованы для получения пористых композиционных биоматериалов с заданным фазовым составом в 4-х компонентной оксидной системе Na2O-CaO-P2O5-SiO2. Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ 18-29-11079.