|
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
Интеллектуальная Система Тематического Исследования НАукометрических данных |
||
Разработка полимернеорганического биоактивного композита для восстановительной хирургиидипломная работа (Бакалавр)
- Научный руководитель: Строганова Е.Е.
- Автор: Дзюина Д.
- Тип: Бакалавр
- Организация, в которой проходила защита: ФГБОУ ВО «Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева»
- Год защиты: 2017
- Аннотация: Работа посвящена разработке состава полимернеорганического композиционного материала с пониженным содержанием мономера для пластики костных дефектов с биактивным стекловидным наполнителем и активным неорганическим связующим. Актуальность разработки таких материалов заключается в возможности обеспечить регулирование сроков твердения материалов в момент применения и дополнить биоактивными характеристиками, влияющими на успешность замещения дефекта новой костью. Объекты исследования: композиционные материалы на основе коллагена (полимер естественного происхождения) и очищенного от мономера октадецил меркаптана (полимер искусственного происхождения), тонкодисперсных порошков биоактивных кальцийфосфатных стекол и оксидов металлов, используемых в качестве связующих. Цель работы: разработка состава полимернеорганического биоактивного композита на основе природного полимера – коллагена и синтетического амфифильного полимера – октадецил меркаптана (АмФа) и кальцийфосфатных стекол с регулируемой скоростью твердения для восстановительной хирургии. Задачи : 1. Отработка состава, условий синтеза и исследование свойств композиционных материалов на основе природного полимера – коллагена и биоактивных кальцийфосфатных стекол; 2. Отработка состава, условий синтеза и исследование свойств композиционных материалов на основе синтетического полимера – АмФа и биоактивных кальцийфосфатных стекол; Методы исследования: варка биоактивных стекол кальцийфосфатного многокомпонентного и кальцийфосфатного железосодержащего в лабораторной электрической печи, помол до получения порошков с размером частиц до 60 мкм с помощью дискового истирателя, синтез композиционных материалов методом реакционного связывания при затворении водой, определение сроков твердения полученных композитов на приборе Вика, исследование их прочности при сжатии на разрывной машине FM – 500, а также поведения в водной среде на термостатах типа UH8 и определение рН растворов с помощью лабораторного иономера И – 160М и стеклянных лабораторных электродов ЭСЛ – 43 – 07, ЭС – 0601/7. При исследовании первой серии композитов на основе коллагена был выбран оптимальный состав наполнителя биоактивное кальцийфосфатное железосодержащее стекло, для которого прочность при сжатии была максимальной. В ходе исследования было установлено, что вид наполнителя не влияет на сроки твердения композита, они составили больше двух часов. Показано, что с повышением содержания наполнителя более 50% в составе композита снижается однородность его распределения в композите, а прочность при сжатии меняется нелинейно. При этом прочность композита с железосодержащим кальцийфосфатным стеклом (II) превышает прочность композита, в качестве наполнителя в котором выступает кальцийфосфатное стекло (I). Синтез второй серии композитов на основе матрицы АмФа показал, что вид наполнителя слабо влияет на прочностные характеристики, а так же что при варьировании состава связующего не следует вводить оксид железа более 1,4 масс.%. В зависимости от соотношения оксидов кальция и железа сроки твердения композиционных материалов варьируются от одной минуты до двух часов. С увеличением содержания в составе связующего α – Fe2O3 происходит увеличение времени твердения. При увеличении содержания оксида железа до 4,2 масс. % наблюдается однородность распределения наполнителя в матрице, повышается его прочность и продолжительность твердения. А с увеличением содержания α – Fe2O3 более 4,2 масс.% наоборот – возрастает продолжительность твердения и уменьшается прочность. Химическая стойкость выше у композиционного материала с наполнителем в виде кальцийфосфатного железосодержащего стекла, однако при термостатировании композитов с разными наполнителями в воде с рН = 5,4 в режиме смены водной фазы показало, что при увеличении продолжительности термостатирования показатели среды практически одинаковы: рН на уровне 7,12, а масса композитов с разными видами наполнителя изменяется незначительно. Выводы: 1. Синтезированы две серии композитов на основе двух полимерных матриц синтетического и природного происхождения, биоактивных кальцийфосфатных стекол, в том числе с добавкой оксида железа, установлено влияние состава композиционных материалов на сроки твердения, прочность при сжатии и поведение в дистиллированной воде. 2. Исследование свойств композитов на основе коллагена показало, что прочность при сжатии зависит не от вида наполнителя, а от соотношения матрица : наполнитель: при увеличении массового соотношения до 1 : 1,5 прочность композита растет, при дальнейшем увеличении содержания наполнителя прочность снижается. Максимальное значение прочности при сжатии 18 МПа получено для композита, в котором соотношение матрица : наполнитель 1 : 1,5, и наполнителем является кальцийфосфатное железосодержащее стекло. 3. Для композитов на основе АмФа было установлено, что введение в состав связующего оксида α – Fe2O3 приводит к резкому увеличению продолжительности твердения и дает возможность получать пластичные материалы. Оптимальное сочетание оксидов кальция и железа для получения твердых материалов составляет 12,6 масс.% и 1,4 масс.% соответственно, а суммарное содержание 14 масс. %. В зависимости от соотношения оксидов кальция и железа получены композиционные материалы со сроками твердения от 1 до 14 минут. 4. При исследовании композитов на основе АмФа установлено, что вид наполнителя практически не влияет на прочность при сжатии, величина прочности соответствует значениям, имеющимся у используемых в настоящее время материалов и составляет примерно 7 МПа. Показано, что химическая стойкость железосодержащего стекла выше, однако, поведение композиционных материалов в воде не зависит от химической стойкости стекол: при термостатировании полученных композитов потери массы их незначительны, а рН по истечении 72 часов сохраняются слабощелочными – на уровне 7,12. 5. На основании проведенных исследований оптимальным по сочетанию сроков твердения, прочности при сжатии и условий формируемой среды является композит на основе синтетического полимера – октадецил меркаптана, в качестве связующего в котором используется смесь оксидов кальций и железа с содержанием последнего 1,4 масс.%. 6. Полученные композиционные материалы нетоксичны, твердеют на воздухе и пригодны для использования в восстановительной хирургии для замещения малых дефектов костной ткани. Рекомендуемые схемы получения композитов: • на основе АмФа – предварительное перемешивание матрицы и наполнителя и последующее соединение со связующими и водой • на основе коллагена – перемешивание всех компонентов композита и последующее затворение водой.
- Добавил в систему: Строганова Елена Евгеньевна