ИСТИНА

Проект направлен на решение фундаментальной проблемы создания керамических композиционных материалов нового поколения на основе фосфатов кальция и магния, предназначенных для использования в медицине в качестве биодеградируемой пористой основы в конструкциях тканевой инженерии при замене утраченной или поврежденной костной ткани, в качестве субстратов для культивирования и дифференциации клеток, в качестве носителей лекарственных средств. Центральной задачей проекта является разработка научных и технологических основ получения нового пористого композиционного керамического материала в системе СаО-MgO-P2O5, обладающего высокой однородностью распределения фаз и достаточной для использования прочностью, на основе резорбируемых фосфатов кальция и магния с соотношением (Саx+Mg1-x)/P от 0,5 до 1,5. Подобные материалы, компенсируя утраченный участок костной ткани, должны создавать необходимые условия для ее регенерации. Новый биосовместимый пористый неорганический материал (основа конструкции тканевой инженерии) обеспечит такие условия благодаря следующим характеристикам:1)способности, обусловленной заданным фазовым составом, полностью резорбироваться при взаимодействии с биологическими жидкостями с выделением совокупности биосовместимых ионов Са2+, Mg2+, HPO42-, H2P2O72-, РО3-; 2)высокой бимодальной пористости с размером крупных пор в интервале 100-1000 мкм и с размером мелких пор, обуславливающих шероховатость поверхности, в интервале 1-10 мкм; 3)прочности, достаточной для медицинских и биологических манипуляций, которая для пористого материала должна иметь значение не менее 5 МПа, а для плотного - 50-100 МПа. Предлагаемый новый подход к контролю свойств новой кальций-магний-фосфатной композиционной (многофазной) керамики биомедицинского назначения базируется на идее использования закономерностей фазовых превращений в порошковых наноразмерных системах на основе синтетических аморфных соединений с высокой степенью гомогенизации компонентов, обеспечивающих (1)создание благоприятных условий для развития костной ткани (остеогенеза), обусловленных фазовым составом, микро- и макроструктурой материала, текстурой его поверхности; (2)плавное варьирование скорости растворения материала в широких пределах; (3)создание однородной ультрадисперсной микроструктуры; (4)повышение механических характеристик керамического композита.

1) разработаны способы массового получения наноразмерных синтетических порошков фосфатов кальция, фосфатов магния, а именно гидратированного ортофосфата магния Mg3(РО4)2•хН2О, гидратированного ортофосфата кальция Са3(РО4)2•хН2О, а также порошковых систем с высокой степенью гомогенизации компонентов, включающих фосфаты кальция и магния с соотношением Са/Р и Mg/P=1,5, предположительно в виде смешанного гидратированного гидрофосфата кальция и магния (СахMg1-х)3(РО4)2*хН2О при соотношении Mg/(Ca+Mg) ≤ 0,5; установлено влияние выбора пары прекурсора и других условий синтеза на свойства (фазовый состав, дисперсность, морфологию частиц) синтезированных порошков; 2) исследованы свойства полученных порошков и закономерности изменения этих свойств при нагревании; установлена взаимосвязь между условиями получения порошков и процессами, протекающими в этих порошках при нагревании; 3) исследованы модельные составы порошковых смесей синтетических порошков и компактных порошковых заготовок на основе гомогенных наноразмерных порошковых прекурсоров, позволяющие уточнить данные о фазовых превращениях при нагревании, для области 1≤ (Са+Mg)/P≤1,5 трехкомпонентной фазовой диаграммы СаО-MgO-P2O5; исследовано влияние состава порошкового прекурсора (ов) на фазовые превращения при нагревании и фазовый состав керамического композиционного материала; установлена взаимосвязь между фазовым составом исходных порошков и фазовым составом керамических материалов при различных температурах; 4) исследованы свойства полученных керамических композиционных материалов на основе синтетических гидратированных фосфатов для области 1≤ (Са+Mg)/P≤1,5 трехкомпонентной фазовой диаграммы СаО-MgO-P2O вдоль сечений Са3(РО4)2-Mg3(РО4)2 и Са3(РО4)2-Mg2Р2О7; установлено влияние фазовой, химической и термической предыстории порошковых синтетических прекурсоров на свойства керамических материалов. 1) Разработаны способы массового получения гидратированных порошковых прекурсоров высокотемпературных фаз полифосфата кальция и полифосфата магния, включая наноразмерные синтетические порошки гидратированного полифосфата магния Mg(РО3)2•хН2О, гидратированного полифосфата кальция Са(РО3)2•хН2О, и гидратированного двойного полифосфата кальция/магния Са1-zMgz(РО3)2•хН2О с высокой степенью гомогенизации компонентов; а также порошки дигидрофосфата кальция Са(H2PO4)2*xH2O, дигидрофосфата магния Mg(H2PO4)2*xH2O, смешанного дигидрофосфата кальция/магния CaхMg1-х(H2PO4)2*xH2O с высокой степенью гомогенизации компонентов; исследованы свойства синтезированных порошков. 2) Синтезированы гидратированные порошки ортофосфатов кальция и магния, такие как брушит СаНРО4*2Н2О и струвит NH4MgPO4*6H2O, являющихся прекурсорами высокотемпературных фаз фосфатов кальция и магния с соотношением Са/Р=1 и Mg/P=1, а именно Са2Р2О7 и Mg2Р2О7; исследованы их свойства; 3) Подготовлены модельные смеси на основе синтетических гидратированных порошков, прекурсоров высокотемпературных фаз полифосфатов и пирофосфатов кальция и магния, для исследования фазовых превращений в области трехкомпонентной системы MgO-СаО-Р2О5, ограниченной линиями [Ca/P=0,5 *** Mg/P=0,5] и [Ca/P=1,0 *** Mg/P=1,0], т.е. линиями Са(РО3)2-Mg(PO3)2 и Са2Р2О7-Mg2Р2О7, при соотношении 0,5< (Са+Mg)/P<1,0; 4) Исследовано влияние состава порошкового прекурсора на фазовые превращения при нагревании и фазовый состав керамических композиционных материалов в указанной области фазой диаграммы; 5) Разработаны способы получения пористых керамических материалов из подготовленных порошков и исследовать их свойства.