ИСТИНА

Проект направлен на решение фундаментальной проблемы создания керамических композиционных материалов нового поколения на основе биосовместимых фосфатов с повышенными резорбционными характеристиками, предназначенных для использования в медицине в качестве пористой основы заданной архитектуры в конструкциях тканевой инженерии при замене утраченной или поврежденной костной ткани, а также в качестве субстратов для культивирования и дифференцировки клеток или носителей лекарственных средств. Настоящий проект направлен на решение конкретной задачи создания резорбируемых керамических материалов на основе фосфатов кальция из синтетических порошков с использованием стереолитографической печати в качестве метода формования изделия или образца. При этом предполагается разработать подходы, позволяющие повысить разрешение стереолитографической печати пористых керамических изделий с заданной архитектурой пор и добиться получения ультразернистой микроструктуры керамического материала. Специальная архитектура порового пространства и ультразернистая микроструктура обеспечат повышенную проницаемость и прочность ажурной конструкции макропористого керамического изделия.

При выполнении заявленного плана работ исследованы свойства порошков, синтезированных из различных пар прекурсоров, совместным осаждением и гидролизом, без и в присутствии органических компонентов. Установлено, что условия синтеза и дезагрегации определяют такие свойства синтезированных наноразмерных порошков, как дисперсность и фазовый состав. Условия получения из синтезированных белых порошков окрашенных, т.е. модифицированных углеродом кальцийфосфатных порошков, частицы которого представляют собой слоистые структуры с регулярным повторением мотива «слой неорганического фосфата/слой углерода» или структуру «ядро (фосфат кальция)/оболочка (углерод)» впервые определены на основании исследований термической эволюции порошков методами термического анализа и масс-спектрометрии. Показано, что молекулярная масса органического компонента, а также расположение его в структуре частиц фосфата кальция (на поверхности или в межкристаллическом пространстве) влияют на протекание процесса карбонизации. Низкая молекулярная масса органического компонента требует для осуществления карбонизаци и придания порошку черного цвета или оттенков серого более низких температур (300-400оС). Включение органического компонента в межкристаллическое пространство требует более высоких температур (600-900оС). При использовании в качестве прекурсора углерода веществ, содержащих ацетат-ион или сахарозу, подходящим температурным интервалом следует считать 500-800оС. При выполнении заявленного плана работ по проекту исследованы процессы, сопровождающие формирование порошков, модифицированных углеродом; 5 исследованы свойства суспензии, предназначенной для формования, как дисперсной системы; установлена взаимосвязь свойств суспензии на основе порошков с соотношением Са/Р в интервале 1,0<Са/Р<1,5, предназначенной для формования и качеством печати (разрешением), которое, как мы ожидаем, будет не хуже, чем составит 50 мкм. Впервые проведены исследования фазовых превращений в синтезированных, содержащих органические компоненты (присутствующие в виде СПР, привнесенные в состав порошка на стадии синтеза или дезагрегации) порошках и порошках после термообработки, обеспечивающей образование углерода на поверхности частиц порошка или в межкристаллическом пространстве в результате карбонизации. Установлено, что дополнительная термообработка, имеющая своей целью придание порошкам черного цвета за счет присутствия углерода, не оказывает влияния на формирование фазового состава керамики, а определяется условиями синтеза (соотношением компонентов, задаваемым уровнем рН, выбором пар прекурсоров). Поэтому для достижения фазового состава с заданным соотношением 1,0<Са/Р<1,5 может быть рекомендована температура обжига в интервале 900-1100оС, при которой достигается формирование резорбируемых фаз трикальцийфосфатом β- Ca3(PO4)2 и пирофосфатом кальция β-Са2Р2О7. Такой параметр второго этапа термообработки, как продолжительность выдержки, который на данном этапе выполнения проекта составлял 1-2 часа, может в дальнейшем может быть уменьшен из-за ажурности пористой структуры, которая будет напечатана по разработанной программе, позволяющей создать полуфабрикат, а затем и керамику с заданной геометрией пор типа «гироид».