ИСТИНА

Наиболее перспективными для замены поврежденных участков костной ткани являются биорезорбируемые материалы, использование которых подразумевает полную интеграцию биоактивного материала в структуру костной ткани с постепенным замещением импланта природной костной тканью. Крайне интересны с этой точки зрения материалы на основе пирофосфата кальция, которые недостаточно широко представлены в научной литературе вследствие сложности их спекания. В рамках данной работы предлагается решить данную проблему посредством жидкофазного спекания, для чего рассматривается смесь пирофосфата кальция, смешанного пирофосфата кальция/натрия и метафосфата кальция, которая характеризуется наличием достаточно низкотемпературных эвтектик. Для более эффективного протекания регенерационных процессов предпочтительно использовать материалы со связанной системой макропор, так как в данном случае образование новой костной ткани протекает во всем объеме импланта. В рамках данной работы предлагается использовать метод удаляемой добавки, который состоит в формировании двухфазного материала, состоящего из полимерного каркаса, предварительно напечатанного на 3-D принтере, и цементной пасты необходимого состава, заполняющей оставшейся объем. Таким образом, схватившийся цемент препятствует разрушению конструкции в процессе удаления полимера и спекания керамики.

Bioresorbal materials are the most perspective for bone tissue replacement, the use of which means the full integration of bioactive material into the bone tissue structure with the gradual replacement of the implant with natural bone tissue. Extremely interesting are materials based on calcium pyrophosphate, which are not widely represented in the scientific literature due to their difficult sintering. The framework of this work propose to solve this problem by liquid-phase sintering by using a mixture of calcium pyrophosphate, calcium/sodium pyrophosphate and calcium metaphosphate, which is characterized by the presence of sufficiently low-temperature eutectics. It is preferable to use materials with an associated macroporous system for more effective regeneration processes , since in this case the formation of new bone tissue proceeds throughout the implant volume. In the framework of this work, it is proposed to use the method of a removable additive, which consists of the two-phase material formation, consisting of a polymeric frame pre-printed on a 3-D printer and a cement paste of the required composition that fills the remaining volume. Thus, the cement prevents structure destruction during polymer removing and ceramic sintering.

В качестве первого результата следует выделить получение композитов состава Ca2P2O7-CaNa2P2O7-Ca(PO3)2, пригодной для замещения поврежденной костной ткани, научная новизна которого заключается в использовании подходов жидкофазного спекания в процессе изготовления пирофосфатной керамики. Вторым результатом будет получение макропористых материалов заданной архитектуры, которые могут быть использованы в качестве ктанеинженерных конструкций. В данном случае научная новизна заключается в совместном применении подходов 3-D печати и коллоидного формования для изготовления имплантатов сложной формы. Полученные композиты заданной архитектуры могут быть использованы в качестве имплантатов для остеопластики, что представляет прикладную значимость данной работы.

Предполагаемый проект носит междисциплинарный характер, поэтому в состав его исполнителей входят специалисты, в область интересов которых входит неорганическая химия, химия твердого тела, материаловедение, высокотехнологичный дизайн и быстрое прототипирование, а также механика.По теме, касающейся разработки биорезорбируемых материалов для замещения поврежденных участков костной ткани, участники научного коллектива защитили 3 кандидатских диссертации. Опубликовано более 50 статей в отечественных и зарубежных рецензируемых журналах и сделано более 100 докладов на российских и международных конференциях. Коллектив исполнителей активно сотрудничает с ИМЕТ РАН, ИОНХ НАН Беларуси, кафедрой квантовой радиофизики физического факультета Казанского (Приволжского) Федерального Университета, МНИИО им. П.A. Герцена, ИТЭБ РАН, ЦИТО им. Н.Н. Приорова, МНИОИ им. П.А.Герцена, ФИБХ РАН. Участники коллектива обладают навыками работы на современном научном оборудовании, обработки экспериментальных данных и имеют доступ к следующему оборудованию: 1) дифрактометр Rigaku D/MAX-2500; 2) сканирующий электронный микроскоп Supra 50VP (LEO) с системой микроанализа INCA Energy+; 3) Настольная напылительная установка Quorum Q150T ES; 4) ИК-спектрофотометр Perkin-Elmer Spectrum One; 5) Лазерный анализатор частиц FRITSCH Analyzitte 22; 6) комплекс дифференциально-термического (ДТА) и термогравиметрического (ТГА) анализа Diamond TG/DTA (Perkin-Elmer); 7) горизонтальный дилатометр DIL 402 C (Netzsch, Германия); 8) ионометр Эконикс-Эксперт- 001(Россия); 9) шаровые мельницы планетарного типа (FRITCH Pulverizette Series); 10) прессы для холодного/теплого (до 250–500°C) прессования (CARVER); 11) трубчатые и камерные печи различных конструкций до 1200–1350°C; 12) универсальная испытательной машине Р-05, снабженной многоканальной измерительной системой Spider (Германия); 13) термоэкструзионные 3-D принтеры Ultimaker и Z-Morph а также стереолитографические B-9 Creator и Ember Autodesk.

Целью данной работы является создание биорезорбируемых остеокондуктивных композитов на основе системы Ca2P2O7-CaNa2P2O7-Ca(PO3)2 с заданной архитектурой методом коллоидного формования для биомедицинского применения.