Керамика на основе пирофосфата кальция, полученная с использованием 3D-печати из высококонцентрированных твердеющих суспензийтезисы доклада

Работа с тезисами доклада

Прикрепленные файлы


Имя Описание Имя файла Размер Добавлен
1. Toshev_215_216.pdf Toshev_215_216.pdf 2,8 МБ 19 декабря 2019 [safronova]

[1] Керамика на основе пирофосфата кальция, полученная с использованием 3d-печати из высококонцентрированных твердеющих суспензий / О. У. Тошев, Т. В. Сафронова, Ю. С. Лукина и др. // Тезисы XVIII Всероссийской конференции с международным участием Актуальные проблемы неорганической химии К 150-летию Периодического закона Д.И.Менделеева. — ООО Адмирал принт Москва, 2019. — С. 215–216. Получение биорезорбируемых керамических материалов на основе фосфатов кальция является актуальной задачей, поскольку такие материалы необходимы для лечения дефектов костной ткани. Пирофосфат кальция Ca2P2O7, может быть использован в форме пористой матрицы в регенеративных методах лечения дефектов костной ткани, в качестве носителя лекарственных средств и для культивирования костных клеток. Для получения пористой матрицы с заданной геометрией порового пространства может быть использован метод экструзионной послойной 3D-печати из высококонцентрированных суспензий. Сохранение формы и образование брушита или монетита как прямых прекурсоров фазы пирофосфата достигается благодаря протеканию реакции химического связывания. Целью данной работы являлось получение керамики на основе пирофосфата кальция термообработкой порошковых полуфабрикатов, сформованных из высококонцентрированных твердеющих суспензий (ВКТС), содержащих цитрат кальция, оксалат кальция и монокальцийфосфат моногидрат. Количества исходных компонентов порошковой смеси для приготовления ВКТС рассчитывали по следующим реакциям: Ca3(C6H5O7)2▪4H2O+3Ca(H2PO4)2▪H2O+5H2O → → 6CaHPO4▪2H2O+2H3C6H5O7 CaC2O4▪ H2O + Ca(H2PO4)2▪H2O+2 H2O →2 CaHPO4▪ 2H2O + H2C2O4 Порошковую смесь на основе цитрата и оксалата кальция получали смешиванием этих солей с монокальцийфосфатом моногидратом Ca(H2PO4)2▪H2O при мольном соотношении Са/Р=1. Такое соотношение Са/Р характерно как для брушита CaHPO4▪2H2O и монетита CaHPO4, так и для пирофосфата кальция Ca2P2O7. Соотношение цитрат кальция/оксалат кальция в исходной порошковой смеси было задано как 80/20; 70/30; 40/60 и 50/50. ВКТС получали, добавляя к порошковой смеси воду при массовом соотношении твердое/жидкость = 0,5. Фазовый состав образцов после формования из ВКТС был представлен брушитом, монетитом, оксалатом кальция моногидратом и монокальцийфосфатом моногидратом. Благодаря медленному изменению пластической прочности во времени, исследованные ВКТС были пригодны для послойной экструзионной печати прекерамических образцов. Для получения керамических материалов термообработку образцов после формования и сушки проводили при температурах в интервале 600-1000oС. В результате были получены керамические материалы, фазовый состав которых после обжига в интервале 800-1000оС был представлен β-пирофосфатом кальция β-Ca2P2O7. Формирование фазового состава керамического материала может быть отражено следующими реакциями: 2CaHPO4▪2H2O → Ca2P2O7 + 5H2O↑ 2CaHPO4 → Ca2P2O7 + H2O↑ Ca3(C6H5O7)2▪4H2O → Ca3(C6H5O7)2 ▪ 2H2O + 2H2O Ca3(C6H5O7)2▪2H2O → Ca3(C6H5O7)2 + 2H2O Ca3(C6H5O7)2 → 3CaCO3 + 5H2O + 9C CaC2O4▪H2O → CaC2O4 + H2O CaC2O4 + 0,5O2 → CaCO3 + CO2 Ca(H2PO4)2 ▪ H2O → Ca(H2PO4)2 + H2O Ca(H2PO4)2 → CaH2P2O7 + H2O CaH2P2O7 → Ca(PO3)2 + H2O Ca(PO3)2 + CaCO3 → Ca2P2O7 + CO2↑ Таким образом, формирование фазы β-пирофосфата кальция β-Ca2P2O7 в керамике происходит благодаря термической конверсии гидрофосфатов кальция, образовавшихся в результате реакции химического связывания, а также в результате гетерофазного взаимодействия продуктов термической деструкции компонентов ВКТС, не вступивших в реакцию на стадии формования. Геометрическая плотность материалов после обжига при 1000oС составила 1 – 1,7 г/см3, а прочность на изгиб – 2,5 – 5 МПа. pH среды при погружении керамических материалов в дистиллированную воду составил 5,6 – 6,7. Полученные керамические материалы могут быть рекомендованы для изготовления резорбируемых костных имплантатов для лечения дефектов костной ткани. Данное исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ (гранты №18-53-00034) и БРФФИ (грант Х18Р-063).

Публикация в формате сохранить в файл сохранить в файл сохранить в файл сохранить в файл сохранить в файл сохранить в файл скрыть