Синтез, структура и свойства гидроксиапатита, композитов и покрытий на его основе тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.01 ВАК РФ

На правах рукописи 005053652

Попрыгина Татьяна Дмитриевна

СИНТЕЗ, СТРУКТУРА И СВОЙСТВА ГИДРОКСИАПАТИТА, КОМПОЗИТОВ И ПОКРЫТИЙ НА ЕГО ОСНОВЕ

02.00.01 — неорганическая химия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук

2 5 ОКТ 2012

Воронеж - 2012

005053652

Работа выполнена в Государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Воронежская государственная медицинская академия им. H.H. Бурденко» Министерства здравоохранения и социального развития Российской Федерации (ГБОУ ВПО ВГМА им. H.H. Бурденко Минздравсоцразвития России)

Научный руководитель: доктор химических наук, профессор

Пономарева Наталия Ивановна

Официальные оппоненты: доктор химических наук, профессор

Миттова Ирина Яковлевна, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Воронежский государственный университет» Министерства образования и науки Российской Федерации, профессор кафедры материаловедения и индустрии наносистем

доктор химических наук Агафонов Александр Викторович,

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии растворов им. Г.А. Крестова Российской академии наук (ИХР РАН), заведующий лабораторией

Ведущая организация: Федеральное государственное бюджетное

учреждение науки Институт металлургии и материаловедения им. A.A. Байкова Российской Академии наук (ИМЕТ РАН)

Защита состоится 8 ноября 2012 года в 14 часов на заседании диссертационного совета Д 002.106.01 при ИХР РАН по адресу:

153045, г. Иваново, ул. Академическая, 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИХР РАН Автореферат разослан «S» октября 2012 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Е.В.Антина

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Гвдроксиапатог (ГА) Са^ГСЩОН^ является основным неорганическим компонентом костной и зубной ткани человека и животных, поэтому возрастающий интерес к материалам на основе ГА обусловлен возможностями их использования в репаративной медицине. В настоящее время известны различные способы синтеза ГА, однако как биологические, так и механические свойства чистых порошков оставляют желал, лучшего. Уникальные свойства нативной костной ткани связаны с сочетанием в ней органических (белки коллагеновой природы, полисахариды и др.) и неорганических (ГА и примеси других кальцийфосфашых фаз) составляющих, поэтому представляется целесообразным развитие новых методов синтеза композитов ГА, позволяющих получать частицы, включенные в биополимерную матрицу. При этом возможно добиться как улучшения биосовмесгамости, так и увеличения твердости материалов. С другой стороны, свойства как самого ГА, так и композитов на его основе зависят от размера частиц, поэтому усилия многих исследователей направлены на получение нано-ГА, применение которого в качестве наполнителя прочных углеродистых имплашатов открывает широкие перспективы «оживления» инертных материалов-матриц в восстановительной хирургии. В этом случае представляет интерес также исследование резорбируемости кристаллов определенного состава, размера и морфологии в порах импрегнированного имплантага.

Нанесение гцдроксиапатитовых покрытий на титановые имплантаты производится с целью улучшения биосовместимости и коррозионной стойкости материалов, применяемых в восстановительной хирургии и стоматологии и сопряжено с многочисленными трудностями: во— первых, все известные способы получения покрытой на титане требуют дорогостоящей аппаратуры или длительной многостадийной обработки, во-вторых, толщина образующихся пленок мала, а адгезия кристаллов к поверхности титана неудовлетворительна, в результате чего пленки не выдерживают испытаний при стерилизации и перемешивании в модельных жидкостях организма, в-третьих, представляет сложность получение однородных по толщине слоев на изделиях сложной формы, применяемых для медицинских целей. Таким образом, актуальной проблемой является разработка новых способов получения кальцийфосфашых покрытой на поверхности титана и исследование их резорбируемости in vitro.

Цель работы: разработка новых методов экспресс-синтеза ГА, композитов и покрытой на его основе и изучение зависимости свойств от состава этих материалов. Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

1. Разработка новых способов экспресс-синтеза нанокрисгаллического ГА, отличающихся простотой исполнения.

2. Исследование возможности импрегнирования углеродистых имплангагов ГА и снижения его резорбируемости in vitro при различных значениях рН среды.

3. Получение композитов ГА с биополимерами, изучение зависимости твердости полученных материалов от их состава и условий синтеза

4. Установление влияния избьпка ионов кальция в растворе на состав и свойства образующихся композитов в системах «ГА - биополимер».

5. Формирование биоакшвных покрытий на титане осаждением из растворов и исследование влияния неорганических (ссши железа) и органических (биополимеры) добавок на целевые характеристики (резорбируемость, адгезия).

Научная новизна:

1. Доказано, что доминирующим фактором при синтезе кристаллов ГА стехиомефическош состава из растворов является скорость смешения реагентов; предложено использование ализаринового красного в качестве нуклеатора; разработан способ синтеза нанокрисгаллического ГА в микроэмульсионных системах.

2. Получены экспериментальные данные о резорбируемости ГА в составе импрегнированных имплантагов в зависимости от состава, размера и морфологии кристаллов.

3. Исследованиями композитов ГА с биополимерами (ховдроитинсульфаг, желалш) установлено возрастание микротвердости с увеличением соотношения СаР. Обосновано преимущество хонлроитинсульфага как реакционной среды и акпшного реагента по сгшошению кСа2*.

4. Разработан метод химического осаждения пленок карбоната кальция на план и установлены закономерности изменения их состава до кальцийфосфатных фаз. Обнаружено положительное влияние примесей ионов Ре * на характеристики пленок (адгезия, резорбируемость). Практическая значимость результатов работы:

Разработанные методы экспресс-синтеза ГА могут бьпь рекомендованы для создания материалов с пониженной резорбируемостъю в кислой среде, применяемых в стоматологии и восстановительной хирургии.

Синтез композитов ГА с гетерополисахаридами и пстипеггщдами при избыпсе Са2* открывает возможности получения материалов с заданным качественным и количественным составом и высокой твердостью.

Предложенный способ нанесения ГА на титан позволяет формировал, покрытия контролируемого состава, морфологии, кристашшчности и толщины при наличии хорошей адгезии, не требует дорогостоящего оборудования и может бьпь модифицирован для получения не только гидроксиапатитовых, но и других покрытий.

Личное участие соискателя в получении результатов, изложенных в диссертации:

Экспериментальные исследования, обработка и анализ результатов выполнены лично автором.

Публикации и апробация работы.

По материалам диссертации опубликовано 18 работ, в том числе 10 статей, из них 5 - в журналах, входящих в утвержденный ВАК РФ перечень научных изданий для защиты по данной специальности, 7 тезисов докладов и 1 патент на изобретение. Результаты исследований были доложены на Ш, IV, V научных конференциях «Физико-химические процессы в

конденсированных средах и на межфазных границах» (Воронеж: 2006,2008,2010); Всероссийском совещании «Биокерамика в медицине» (Москва, 2006); Ш Всероссийской научно-методической конференции «Пут и формы совершенствования фармацевтического образования. Создание новых физиологически активных веществ» (Воронеж, 2007); V] и VÜ Всероссийских конференциях «Нелинейные процессы и проблемы самоорганизации в современном материаловедении (индустрия наносисгем и материалы)» (Воронеж: 2007,2009); 66 региональной научной конференции по фармации и фармакологии (Пятигорск, 2011). Структура диссертации.

Диссертация cocroirr из введения, пята глав, выводов, списка литературы (150 наименований). Работа изложена на 156 стр., включая 85 рисунков и 17 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

в главе 1 рассматривается проблема получения материалов на основе ГА, применяемых в репаративной медицине. Рассмотрены известные способы синтеза ГА, композитов и пленок на его основе и показано, что простые в исполнении методы требуют длительного времени и не всегда обеспечивают требуемый уровень управления свойствами целевого продукта. Отдельной задачей является синтез нанокристаллического ГА, необходимого для получения материалов с высокой биологической акшвностью, адгезией в пленочном состоянии, микротвердостью и пониженной резорбируемостью, требующейся при импрегнировании крупнопористых углеродистых имгтш тагов для воссгш ioanei шя больших участков костной ткани.

В главе 2 приведено детальное описание предложенных способов синтеза ГА в водном растворе, в модельной жидкости организма (SBF), а также в микроэмульсионной системе и получения соответствующих покрытий на титане Обоснован выбор объектов (биополимеров, неорганических и органических добавок), определяющих состав и свойства нанокристаллов, композитов и пленок. Показано, что применяемый комплекс физико-химических методов исследования позволяет контролировать элементный (JIPCMA: «INCA Eneigy-250»), фазовый (РФА: «ДРОН-ЗМ», «ДРОН-7») состав, структуру (ИКС: «Инфралюм ФТ-02», «Specord IR-75», «Bruker Equinox 55»), морфологию и размер частиц (СЭМ: «JSM-6380 LV»; ПЭМ: «ЭМВ 100БР»; оптическая микроскопия: «МИКМЕД-1»), микрслвердость композитов по Виккерсу («ПМТ-3», «FISCHERSCOPE Н100С»), толщину пленок («МИИ-10», «МИИ4», «FISCHERSCOPE XDAL») и их адгезию (метод решетчатых надрезов (МРН), метод параллельных надрезов (МЛН)). Рассмотрена целесообразность исследования резорбируемости полученных образцов в кислой и слабощелочной средах, имитирующих биологические жидкости.

В главе 3 представлены собственные результаты по разработке новых и оптимизации известных методов синтеза ГА, особенностям импрегнирования углеродистых имплантагов полученным гидроксиапатитом и исследования резорбируемости образцов с различным мольным соотношением Са:Р в слабощелочной и кислой среде

В основу оптимизации синтеза были положены известные факты о механизме роста кристалла ГА, имеющем больше сходства с ростом кристаллов протеинов и вирусов, чем с формированием неорганических кристаллов: отдельные кластеры Са9(Ю4)б являются устойчивыми субьединицами роста, предпочитающими спиральную укладку с большим сопротивлением инкорпорирования (внедрения в объем). Поэтому при водных синтезах одномоментное смешение реагентов приводит к образованию аморфного фосфата кальция, который в дальнейшем претерпевает микрорасслаивание и в процессе частичного растворения-осаждения медленно превращается в ГА. Капельное добавление реагентов позволяет избежать первой стадии образования хаотичных ионных ассоциагов и их агрегатов, предоставляя время для организованной кластерной укладки, а введенные органические вещества частично связывают ионы кальция и являются молекулярными матрицами для направленной нуклеации.

Доказано, что при синтезе ГА в водном растворе согласно реакции

обязательным является режим капельного добавления одного раствора к другому со скоростью менее 80 мкл/сек, с введением дополнительных количеств аммиака в систему при уменьшении рН раствора На рис.1 представлено изменение мольного соотношения в зависимости от скорости добавления реагентов. При указанных условиях оптимальная скорость составляет 16 мкл/сек, что приводит к мольному соотношению Са:Р=1.67 в полученном ГА, дифрактограмма которого представлена на рис.2.

В данном режиме достигнуто снижение времени синтеза ГА (24 часа вместо 28 суток). При одномоментном смешении всегда образуются кинетически предпочтительные прекурсоры ГА находящиеся в аморфном состоянии (рис.3) и медленно превращающиеся в ГА.

10СХИОз)2+6(КН4)2НГО4+8Шз+2Н20-^Са1о(Ю4)6(ОН)24+20>М4Шз (1)

Рис.1. Зависимость мольного соотношения Са:Р в полученном ГА от скорости добавления гидрофосфата аммония к нитрату кальция.

50 100 150 200 250 ЗСО 350 скорость добавления раствора, итл/са*

Я

26, град.

Рис.2. Дифрактограмма ГА, синтезированного при капельном смешении растворов.

20, град. Рис.3. Дифрактограмма рентгеноаморфного продукта, образующегося при одномоментном смешении растворов.

Введение кристаллов ализаринового красного в качестве нуклеагора позволяет сокрашть время синтеза до 6 часов.

Проведение синтеза в плазмозаменителе (SBF, simulated body fluid) приводит к образованию карбонатгидроксиапатита типа А, более близкого по составу к костной ткани и соогаегсгвующего формуле Сац^Ю^СОз^ОН^, , где х<2, т.е. карбонатные группы замещают гидроксильные. Время синтеза при этом не изменяется.

Оптимизированный водный синтез позволяет получить нано-ГА (30-40 нм) только в разбавленном растворе. После сушки образуются агломераты кристаллов (более 100 нм).

Для предотвращения агломерирования разработан новый микроэмульсионный способ, по которому наночастицы ГА образуются в микрокаплях эмульсии типа «вода в масле» в результате реакции (1). Непсшярной фазой служит октан или толуол, в качестве гидрофобного эмульгатора используется бис-2-этилгексилсулы|юсукцинат натрия (торговое название АОТ). Установлено, что полученные частицы имеют игольчатую форму: длину 10-20 нм и ширину 2-4 нм (ТОМ, рис.4). Отжиг образцов при 400°С приводит к образованию порошков, содержащих агрегаты частиц размером 25-40 нм (SEM, рис.5).

Шк

щни

; ^ ' • V * > - • .

■Ни

Рис.4. Светлопольное ПЭМ изображение ГА, полученного микроэмульсионным способом.

_________

Рис.5. СЭМ-микрофотография ГА, полученного микроэмульсионным способом, после нагревания до 400°С. Метка - 0.5мкм.

По данным ЛРСМА, синтезированный ГА включает примеси других кристаллических фаз, мольное соотношение Са4> изменяется в пределах 1,65-1,79. Все образцы, полученные добавлением фосфатной эмульсии к кальциевой и выдержанные менее 8 сут., содержат тетракальцийфосфат (СаДО^О), имеющий близкое структурное сходство с ГА. Количество примесных фаз уменьшается со временем, происходит их трансформация в термодинамически наиболее стабильный ГА

Углеродистые имплантационные материалы, широко применяемые в восстановительной хирургии, для улучшения их свойств (стимуляции остеогенеза) насыщали ГА который получали следующими способами:

«способ 1 (серия №1)» - имплант насыщен ГА с примесями других фаз-прекурсоров (Саз(Ю4Ь, Са2Р207, СаСО, , и т.д.), которые появились в результате присутствия имплантаиионных материалов в растворе с самого начала синтеза Соотношение Са:Р = 1.63;

«способ 2 (серия №2)» - имплант насыщен ГА, полученным в водном растворе нитратным способом. Соотношение Са:Р = 1.67;

«способ 3 (серия №3)» - импланг насыщен ГА, полученным микроомульсионным способом и содержащим примеси тетракальцийфосфата СЗДЮ^О и аморфной фазы. Соотношение Caí = 1.78.

Резорбируемосп, in vitro изучали в буферных растворах при рН=735 (рН крови, ГА должен бьпь стабилен), рН=6.0 и рН=4.0 (рН остеокласта, при котором происходит активная резорбция в организме).

При выдерживании образцов в растворе с рН=735 относительное изменение массы имплантов (Дш • 100% / т) составляет 0.11 -0.18% для всех трех серий имплантов.

Результаты испытаний на резорбируемосп. при рН=б.О и рН=4.0 представлены на рис.6,7. Некоторые характеристики и результаты испытаний образцов приведены в таблице 1.

Рис.6. Резорбция ГА прирН=6.0; номер Рис. 7. Резорбция ГА прирН=4.0; номер

кривой соответствует номеру серии. кривой соответствует номеру серии.

Таблица 1. Характеристики имплантатов, имгрегнщххзаннык ГА

№ серии Абсорбц ия в матрице имплангата, мт/г Сооти. СаР Размер часшц,нм (СЭМ) Макс, резорбция (рН=€.0),% Макс, резорбция (рН=4.0), %

1 38.4±0.1 1,63 100-2000 2,15 3,8

2 23.Ш.0 1,67 80-100 1,15 2а

3 22.ОЫ.0 1,78 30-50 1,15 1,8

При исследовании выращенных на имплангах in situ кристаллов ГА обнаружено существенное увеличение резорбируемости (в 2-2.5 раза), что связано с изменением размера частиц (100-500 мкм) и их морфологии (оптическая микроскопия: пластинчатые кристаллы собраны в пучки).

Таким образом, резорбируемосп. определяется наличием дополнительных фаз в ГА и размерами кристаллов. Для импрегнирования углеродистых имплантатов ГА оптимальны способы 2 и 3, позволяющие получать кристаллы ГА с низкой резорбируемостыо в кислой среде.

Глава 4 посвящена получению и исследованию биокомпозитов ГА, обладающих повышенной микротвердоспло.

Для получения биоактивных материалов синтез FA вели в средах, содержащих органические вещества: хондроитинсульфат, желатин, поливинилпирролидон, глюкозамина гидрохлорид. Установлено, что последние два компонента не окшывают существенного влияния на размер кристаллов, их состав и свойства, поэтому основное внимание уделено композитам ГА с хондроитинсульфатом и/или желатином.

При соблюдении идеального мольного соотношения Са:Р=1.67 пбняру^г. .щ, с увеличением концентрации полимеров микротвердостъ изменяется незначительно, достигая максимального значения 5.03 кпУмм2 (49.3 Мн/м2) для композитов «ГАбюндрошгшнсулъфат» и 336 кгс/мм2 (32.9 Мн/м2) для композитов «ГА/желмшн». Соответствующие оптимальные концентрации (025% ховдротинсульфата и 0.5% желатина) в растворе, приводящие к 7.2 вес.% ховдроитинсульфага и 43 вес.% желатина в композите, а также другие условия синтеза (температура, порядок добавления реагентов) использовались для получения тройных композитов «ГААондроитинсульфат/жепапшт, максимальное значение твердости которых составило 4.60 кгс/мм2 (45.1 Мн/м2). Увеличение содержания серы в компсхяпах (до 026 эт.%) коррелирует с увеличением суммарного содержания полимеров (8.35±0.53 вес.%, гравиметрически), «по может косвенно свидетельствовать о преимущественном связывании кристаллов ГА молекулами хонлроитттнсульфага, а не желатина Данные ИКС подтверждают, что между молекулами биополимеров и кристаллами ГА существуют только адсорбционные взаимодействия, новых ковалетных связей не обнаружено.

Уменьшение агломерации частиц ГА и увеличение степени связывания полимеров приводит к изменению свойств материалов, в том числе их твердости. С этой целью синтез композитов проводился также в присутствии избытка солей кальция, т.е. при мольном соотношении Са:Р> 1,67. Введение избыточного количества ионов Са2+ придает положительный заряд грануле коллоидного ГА, увеличивая £-потенциал и усиливая взаимодействие частиц [mCa,o(PC>4)s(OH)2 • пСа2+ ■ 2(n-x)N03'ft4' с отрицательно заряженными в щелочной среде желатином и хондроитинсульфатом, находящимся в ионизированном состоянии. Способ считается биомиметическим, т.к. по принципу многослойной адсорбции заряженных слоев формируются

раковины моллюсков и другие биологические объекты.

Наблюдается резкое увеличение твердости композитов «ГА /хондроитинсульфат» (до 23.9 кпУмм2=23422 Мн/м2) при введен™ избыточного (> 5ммоль по сравнению со стехиометрическим) количества растворимой соли кальция в соответствующие системы при синтезе На микрофотографиях SEM видна кластерно-агрегатная структура, границы частиц достаточно четкие, средний размер агрегата 0.2мкм. Данные ИКС, ЛРСМА и гравиметрического анализа подтверждают увеличение количества органического полимера в составе композита (до 11.58 вес.% хондроитинсульфата, 035-0.4 ат% Я и тл.) по сравнению с композитами без избытка кальция. Соотношение CaJ> изменяется в пределах 1.67-1.79, т.е. всегда превышает стехиометрическое, характерное для ГА. На дифракгограммах отдельных образцов наряду с

пиками ГА обнаруживаются рефлексы, соответствующие следам других фаз, например Са^Од с соотношением СкР=2.

Микрспвердостъ композитов «ГА/желатин», полученных при добавлении избыточного количества солей кальция в соответствующие системы, изменяется более плавно по сравнению с композитами <(ГА/хондроишнсульфат», достигая значения 12.44 кгс/мм2 (121.9 Мн/м2) при введении 8 ммоль избытка Са21, далее изменяется незначительно. Композит образуется в виде трудновысыхающего геля, хорошо удерживающего воду. На микрофотографиях различимы округлые частицы размером менее 50нм. Типичные дифрактограммы показывают отдельные пики ГА (с!=3.42,2.81,2.79,2.72,2.60,2.25,1.95,1.84 А) на фоне галодиффузионного рассеяния.

В тройной системе «ГАЬсондроитинсульфат/окелатин» максимальное значение твердости составило 26.75 кгс/мм2 (262.15 Мн/м2), что превышает твердость эпоксидных смол с отвердителями и приближается к твердости дентоксида, норакрила и других стоматологических материале®.

При избытке Са2> ГА связывает большее количество биополимеров (табл2), поэтому соответствующее изменение твердости объясняется изменением не только соотношения но и ГА: полимер. Оба органических компонента - хондроитинсульфат и желатин - способствуют увеличению твердости полученных материалов, однако по количеству атомов серы и азота, вошедших в состав композита, можно сделать заключение, что в большей степени увеличивается связывание кристаллами ГА хондроитинсульфата, а не желатина, чем и объясняется близость кривых 1 и 2 на рис.8. Как и во всех остальных образцах, содержащих желатин, в композитах обнаруживается большое количество аморфной фазы (РФА). ИК-спектры обнаруживают наличие характерных мод колебаний функциональных групп (рис.9), средний размер частиц составляет 1 ООнм (рис. 10). В таблице 2 представлены характеристики соответствующих композитов.

Тс&алця 2. Характеристики композитов «ГААх>ндрочтиисульфат/желатин», полученных при

избытке ионакальция в растворе

Избыток Соотн. Я Н I содерж. Микротверд. Микрспверд.

Са^в СаРв ат.% ат.% полимеров в Щкго'мм2 Нс1, Мн/м2

растворе, компах комгкгц

ммоль мас.%

1,0 1,67 0,18 0,41 8,12 7,96 78,01

2,0 1,67 022 0,43 830 9,12 8938

3,0 1,68 0,21 0,43 8,54 12,62 123,68

4,0 1,71 0,25 0,41 9,72 1637 160,43

5,0 1,77 0,28 0,44 11,27 22^2 224,62

6,0 1,79 0,27 0,47 ОДЗ 23,72 232,46

7,0 1,80 0^1 0,45 12^8 25,57 250^9

8,0 1,86 0,28 0,48 1232 25,83 253,13

9,0 1,84 030 0,52 13,95 26,75 262,15

10,0 1,88 030 0,48 15Д1 26ДЗ 259,99

300

| 250

• ,00 1 "0

Г:

2 4 e 8 10 12

количество избыточного Са?*.нио/ъ

Рис.8. Зависимость твердости композитов ГА с биополимерами от количества добавленного в раствор избытка Са2*:

1 - ГЛ/хондроитинсульфат/желатин;

2 -Г4/хондроитинсульфат;

3 - ГА/желатин

HS

ИКИ ШРШШШШ

ШШШШШЁЛШШШШШШ

Рис.10. СЭМ-микрофотография

поверхности композита «ГА/ хондроитинсульфат/желатин», полученного в присутствии избытка Ca2*. Метка - 0.1мкм

Рис.9. ИК-спектры (область 600-1800 см ): I -ГА; 2 - желатин; 3- композит «ГА/хондроитинсульфат/желатин»;

4- хондроитинсулъфат.

В главе 5 приведены результаты исследований нового способа химического осаждения кальцитных покрытой на поверхности титана с их последующей трансформацией в фосфатные и гилроксиапатитовые и рассмотрена возможность моделирования резорбируемости покрытий.

Для нанесения кальциикарбонагного покрытия на титан использовали растворы нитрата кальция и гидрокарбоната натрия. Сразу после начала выделения углекислого газа поверхность металла приобретает матовый белесый оттенок, при дальнейшей выдержке пластин в реакционной смеси толщина покрытий быстро увеличивается, достигая 3.5 мкм за 5 мин осаждения при 25°С. и практически не зависит от концентраций исходных растворов (в диапазоне концентраций 0.1М -1М). Согласно данным РФА, образующийся на поверхности титана карбонат кальция кристаллизуется в виде кальцита (d = 3.035, 2.495, 2.285, 2.095, 1.913, 1.875 А). Методом SEM установлено, что после осаждения в течение 15 мин. кристаллы образуют агрегаты размером порядка 5 мкм.

В литературе не найдено соответствующего объяснения протекающих на поверхности титана процессов. Известно, что слабые (но концентрированные) кислоты способны растворять пассивирующую пленку, покрывающую поверхность титана, за счет образования ацидокомплексов ЩЩ], Н2[Т|(СЛ)з], и тл. Однако нет доказательств, что углекислота может

обладать подобным действием, т.к. комплексные карбонаты типа М2[Э(С03)2], М[Э(С03)2], Мб|Э(ССЬ);] описаны для немногих элементов (Э=Ве, Se, Y, La, Th, Ce).

Известно также, что насыщенные растворы гидрокарбонатов способны реагировать с оксидом титана (Г1О2) с образованием Са'ПО-, (модификация перовскита), поэтому лучшая адгезия покрытия к металлической поверхности может достигаться за счет образования переходного слоя, состоящего из титаната кальция. Данные предположения имеют характер гипотез.

Осажденные кальцитные покрытия служили основой для формирования фосфатов кальция согласно уравнениям реакций:

ЗСаСОз + 2ГО43"=Са3(Ю4)2 + ЗС032~ (2) или

10СаС03 + 6ГОч3-+20Н" ->Са10(РО4)6(ОН)2+lOCOj2" (3) При этом начальная толщина покрытий увеличивается только для пленок менее 3 мкм. Состав созревающих кристаллов (в условиях данного эксперимента) изменяется очень медленно, по прошествии 7 суток они все еще содержит фазы-прекурсоры ГА (СаС03 и Са3(ГО4)2), которые со временем переходят в термодинамически более стабильный и наименее растворимый ГА. Соотношение Caí на 7, 14, 21, 30 супси изменяется как 1.53±0.02, 1.64±0.03, 1.66±0.01, 1.67±0.01, соответственно. Сформированные покрытия представляют собой наноразмерный карбонатгидроксиапатит перемет юга состава Ca^PC^^CO^Of Г}^ , где х<1. Покрытия не отслаиваются при нагревании до 400°С и при дальнейшем выдерживании в дистиллированной воде или физиологическом растворе в течение 14 суток. Размер агрегатов частиц на поверхности титана достигает 1мкм (рис.10). Адгезия покрытий (МРН, МЛН) составляет 1-2 балла, значительное отслаивание наблюдается для кальцитных покрытий толщиной более Шмкм (адгезия > 2 баллов по обеим шкалам).

ш^шшшшя

* -

¡ВВЙУВ« * 'УотЖМ Рис.10. СЭМ-микрофотография

U- uirr. '"'1 7,"j'JlTi 11ШИТИП «Fi слоя ГА на титане. Метка - Юмкм.

Г

АС «г

шшшшшшшшшшщ

Резорбируемость покрытий также была исследована при биологических значениях рН. Выдерживание образцов в слабощелочной среде (рН=7.35) в течение 30 суток не приводит к изменениям массы и толщины покрытий. При рН=6.0; рН=4.0 максимальное изменение плотности (Am/d=0.16 мг/мкм и О.ббмг/мкм на 30-е сутки, соответственно) характерно для покрытий, содержащих карбонат кальция. Кроме того, при рН=4.0 карбонатные пленки имеют тенденцию к дальнейшему увеличению резорбируемости. ГА с размерами частиц порядка 45нм и мольным соотношением Cai*=1.64, содержащий аморфный фосфат кальция в качестве примесной фазы-

прекурсора, обнаруживает минимально резорбируемолъ в кислой среде, как при рН=б 0 так и при рН=4.0 (Am/d=0.02 мг/мкм и 0.08 мг/мкм на 30^ сутки, соответственно).

Было изучаю влияние ионов железа на процесх образования пленок. Обнажено (SEM,

ОПРОДеЛС,Ше адгсяш и —О, ЧШ ион Fe- инициирует образование ГА и каяьцийизбыгочных фаз, а ион Fe* интибирует Звание основной фазы и существе,™ ухудшает качество покрытий. Максимальная устойчивость в кислой среде характерна дая покрытой, полученных в присутствии ионов железа (D).

Дяя увотичештя биолошческой акшвности ГА-покрьгтой ситезирокзны образцы, содержащие хондроишнсульфат и/или желали, Установлена максима, 1ая резорбируемость покрьшш на основе ГА с желатином и минимальная- сховдротинсульфатом.

Таким образом, проблема формирования биологически активных калытийкарбонагаых и кальциифосфатных покрьпий „а титане решена пртлым в аппаратном офоршыш энергосберегающим способом. Резорбируемость ссхлветств^щих покрьтшй в кислой среде определяется их фазовь,м и алеметным составом и размером криспштшт. Мшшмальную резорбируемость гтродемонстрирошши образцы из нанокрисгаллического щдюксиапапла.

ВЫВОДЫ

1. Установлено (ЛРСМА, РФА, ИКС, ПЭМ SEM), что при капельном смешен,™ реагентов и добавлении ализаринового красного, способствующего возникновению центров индуцированной кристаллизации, скорость образования сгехиометрического ГА в водном растворе увеличивается более чем в 100 раз по сравнению с эталонным прессом. Синтез ГА в модельной жидкости организма (SBF) приводит к образованию кар^наттидроксиапапла типа А, соошстстующего формуле Са.^КСОзЫОНЬ.,, где х<2 (ЛРСМА, ИКС).

2. Разработан способ синтеза наноГА в каплях микртэмульай, приготовленных на основе толуола/октана и воды с добашкшем АОТ в качестве ПАВ. Показано (ТОМ), что частицы имеют игольчатую форму (тина 10-20 нм и ширина 24 нм) и покрыть, аморфной оболочкой. Мольное соотношение СаЛ> изменяется в пределах 1.65-1.79 (ЛРСМА), образцы содержат дополнительные кальщ1йфссфашькфазь,(Са3(ГО4)2,Са4(ГО4)20) (РФА, ИКС, ЛРСМА).

3. Показано (ИКС, ЛРСМА, гравиметрический анализ), что при обраювании композитов ГА с биополимерами опредотяющимн факторами являются наличие карбоксильных, птдроксильных и сульфогрупп в используемых биополимерах и шрицаштьный заряд поверхности полимеров. Хондроитинсульфат „ жотатин образуктг с ГА нанокомпознтъ, с мггкратвердосшо порядка 30-50 Мн/м . Избыток ионов кальция увеличивает степень связывания эшх органичен« компонентов с ГА и существенно повышает твердость композитов (до 260 Мн/м2).

4. Предложен новый экономически выгодный способ формирования на поверхности титана биоактивных покрытой путем осажден,« из раствора карбонатных пленок с их последующей трансформацией в фосфатные и пшроксиапаштовые. Установлено, что ионы Fe2+ оказывают

индуцирующее, а ионы Ре* ингибирующее влияние на формирование пленок (БЕМ, РФ А, определение адгезии и толщины).

5. Доказано (РФА, ПЭМ, БЕМ, опгаческая микроскопия), что резорб1фуемостъ ГА в составе импрегнированных углеродистых имплантатов, а также покрытий на титане увеличивается при наличии примесных фаз и увеличении размера кристаллов. Минимальную резорбируемость в кислой среде продемонстрировали пленки и наполнители из нашмфисгаллического ГА, а также пленки на основе ГА с конгаминатами ионов железа (П). Д аны рекомендации по импрегнированию углеродистых имплантатов ГА.

Основное содержание диссертации отражено в следующих работах:

1. Пономарева ПК Получение кальщпных и апатитовых покрьггай на титане / НЛПономарева, ТДПопрыгина, ВМКашкаров, МБЛесовой // Жури, неорг. химии. - 2011. - Т.56, №11.- С.1795-1798.

2. Пономарева НИ. Композ! щцонные покрьпия на титане / Н.И. Пономарева, ТДПопрыгина, СЛКарпов, ЮБ.Соколов // Журн. общ. химии. - 2011. - Т.81, Вып.9. - С.1415-1420.

3. Пономарева НИ. Микроэмульсионный способ получения гидроксиапашта / НЛПономарева, ТДПопрыгина, СЛКарпов, МБЛесовой, Б Л Агапов // Журн. 061а химии. - 2010. - Т.80, Вып.5. -С.735-738.

4. Пономарева НИ Кристаллическая структура и состав биокомпозитов п щроксиапатита, полученных при избытке иона кальция / ШШономарева, ТДПопрыгина, МБЛесовой, ЮБ.Соколов, БДАгапов // Журн. общ. химии. - 2009. - Т.79, Выа2. - С.198-201

5. Пономарева НИ. Влияние ализаринового красного(С) на формирование кристаллов гидроксиапатита / НЛПономарева, ТДПопрыгина, МБЛесовой, СЛКарпов // Журн. общ, химии. - 2008. - Т.78, Вып.4. - С538-543.

6. Пономарева НИ. Влияние примесей железа на получение и характеристики апатитовых покрытий титановых имплантатов / НЛПономарева, ТДПопрыгина, МБЛесовой, ЮБ.Соколов // Системный анализ и управление в биомедицинских системах. - 2010. - Т.9, Вып.2. - С.448-451.

7. Пономарева НЛ Исследование композитов гидроксиапатита с биополимерами / НЛПономарева, ТДПопрыгина, СЛКарпов, МБЛесовой, БЛАгалов // Конденсированные среды и межфазные границы. - 2009. - Т. 11, №3. - С.239-243.

8. Пономарева НЛ Исследование кристаллизации гидроксиапашта в растворах биополимеров / НЛ Пономарева, ТДПопрыгина // Разработка, исследование и маркетинг новой фармацевтической продукции: сборник научных трудов.- Пяшторск, 2011.-Вып.66.-С.440-441.

9. Пономарева НЛ Новый способ получения кальцитных и апатитовых покрытий на тшане / НЛПономарева, ТДПопрыгина, ЮБ.Соколов // Теадокл. V Всеросслсонф. «Физ.-хим .процессы в конденс.сред, и на межфазн.гран.». - Воронеж, 2010. - С.147-150.

10. Пономарева НЛ Обработка титановых имплантатов для улучшения их биосовместимости / НЛПономарева, ТДПопрыгина// Вестник молодежного инновационного центра ВГМА: Вып.Ш. / под ред. проф. ИЭ.Есауленко.- Воронеж, 2010. - С.58-59.

11. Пономарева НЛ Композиты гидроксиапатита с биополимерами: влияние избытка юна кальция в растворе на кристалличность и состав образующихся фаз / НЛПономарева,

ТДПопрышна, М.ВЛесовой, ЮВ.Сокшов, БЛЛпшов // Мат-лы 7 всеросс. шкслы-конф «Нелинейные процессы и проблемы самоорганизации в современном машиноведении (индустрия наносистем и материалы) ». - Воронеж, 2009. - С277-280

12. Пономарева Н.И. Синтез и исследование компшигов щдроксиапаппа для применения в гачестве лекарственных и парафармацеиических средств / НЛЛономарева, ТДПогтрыптна // Теория и пршаика фармации: сборник научных статей, посвященный 90-лешю ВША им. НЛЪурденюу под ред. проф. И.Э.Есауленко. - Воронеж, 2009 -С 81-85

13. Пономарева Н.И. Состав и струк^ щдртксиапатита, осаженного в присутствии М-полив! н шлпирролидо! га / НЛЛономарева, ТДПопрышна, Ю.В.Сокатов, ЮАЛономарев //

2Ш-С.т Ж0""* <<ФЩ-ХИМЛр°ЦеССЫ в ~с.сред. и на межфазн.тран,, - Воронеж,

НИп2МаРеВа ™пФ°Р",Р0ВаИИе КРИСТШИ0В "^™атит в присутствии штизарина / ^.Пономарева, ТДПопрьтина, МВЛесовой, С.И.Карпов // Мат-лы 6 всеросс. шкштГконф «Нелинейные процессы и проблемы самоорпшшации в современном материштоведенш (индустрия наносистем и материалы) ». - Воронеж, 2007 -С 171-174

^Пономарева НИ. Биологически активные композиции на'основе тлроксиапшкта для

И Е~™ЮЙ / Н.ППопомар.ва, ТДПопрытна //

ТеадоклЗ-и Всфосс.науч,мегод.конф. «Пути и формы совершенств.фармацевтич^р-ттия иддание новых физиологичлкшвн.вещест». - Воронеж, 2007 - С 285-287 '

^Пономарева Ш1 Рост кристаллов п^ксиапаппа в присутствии модификаторов / ШШономарева, ТДПогтрыптна, ШО.Ефремов // Тещжл. Ш Всеросс.ко,,ф. «Фи,-!, про^ы в коцденс.сред. и на межфазн.гран.». -Воронеж, 2006. - С 406 ^-процессы

кя т^°Н0Ма'3еВа ^^ Некоторые особенности спектроскопических характеристик гидроксиапатита кальция и композитов на его основе / НЛЛономарева, ТДЛопрыгина // Т^окл оГрсхх с^Гц

«ьиокерамикавмедицине».-Москва(РАН),2006.-С.19-20

пИ^Г" ;,?"^РСГСИИе № 245363°- СП0С06 Н£гая "«•ФЬШЙ на изделия из титана / ПономареваНЛ., ПопрыптнаТД заявл.11.01.2011;опубл. 20.06.2012//Б,ол. 2012.-№17.

Подписано в печать 12 09 2012 г Гарнитура Times New Roman. Формат 60x84/16. Бумага для множительной техники Усл.- печ. л. 1.0. Тираж 100 экз. Заказ №61 «Издательство ВГМА им. H.H. Бурденко» 394036, г. Воронеж, пр. Студенческая, 10

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ФОСФАТЫ КАЛЬЦИЯ: СИНТЕЗ, СВОЙСТВА И ПРИМЕНЕНИЕ В МЕДИЦИНЕ (ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР)

1.1. Семейство фосфатов кальция.

Их биологическая роль и применение

1.1.1. Классификация ортофосфатов кальция

1.1.2. Структура ортофосфатов кальция

1.1.3. Перспективы и проблемы применения фосфатов кальция.

1.2. Синтез гидроксиапатита и композитов на его основе

1.2.1. Современные способы получения гидроксиапатита

1.2.2. Композиты на основе гидроксиапатита

1.3. Апатитовые покрытия имплантатов как модификация поверхности. Покрытия на титане.

ГЛАВА 2. МЕТОДИКИ СИНТЕЗА И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1. Получение гидроксиапатита в водном растворе.

2.2. Получение гидроксиапатита в модельной жидкости организма (БВЕ)

2.3. Микроэмульсионный способ получения гидроксиапатита

2.4. Импрегнирование углеродистых имплантатов гидроксиапатитом.

2.5. Синтез композитов гидроксиапатита с биополимерами при мольном соотношении Са:Р=1.

2.6. Синтез композитов гидроксиапатита с биополимерами при мольном соотношении Са:Р>1.

2.7. Получение покрытий на титане

2.8. Методы исследования образцов

2.8.1. Рентгенофазовый анализ

2.8.2. Сканирующая электронная микроскопия и рентгеноспектральный микроанализ

2.8.3. Инфракрасная спектроскопия

2.8.4. Просвечивающая электронная микроскопия.

2.8.5. Определение микротвердости.

2.8.6. Другие методы исследования.

ГЛАВА 3. ОПТИМИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА СИНТЕЗА ГИДРОКСИАПАТИТА. ИМПРЕГНИРОВАНИЕ ИМПЛАНТАТОВ ГИДРОКСИАПАТИТОМ И ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЗОРБИРУЕМОСТИ

ПОЛУЧЕННЫХ МАТЕРИАЛОВ IN VITRO

3.1. Сокращение времени синтеза

3.2. Введение модифицирующих добавок

3.3. Проведение синтеза гидроксиапатита в модельной жидкости организма

3.4. Использование микроэмульсионного способа получения гидроксиапатита.

3.5. Импрегнирование гидроксиапатитом многофункциональных углерод-углеродных имплантационных материалов и исследование резорбируемости in vitro.

ГЛАВА 4. СИНТЕЗ И СВОЙСТВА КОМПОЗИТОВ ГИДРОКСИАПАТИТА С БИОПОЛИМЕРАМИ 4.1. Композиты, полученные при идеальном мольном соотношении Са:Р= 1,

4.1.1. Композиты «гидроксиапатит / хондроитинсульфат».

4.1.2. Композиты «гидроксиапатит/желатин».

4.1.3.Композиты «гидроксиапатит / хондроитинсульфат / желатин»

4.1.4. Влияние ализаринового красного, температуры и режима смешения на характеристики композитов гидроксиапатита с хондроитинсульфатом и желатином.

4.2. Композиты, полученные при мольном соотношении Са:Р> 1,

4.2.1. Композиты «гидроксиапатит / хондроитинсульфат», полученные при избытке иона кальция в растворе.

4.2.2. Композиты «гидроксиапатит / желатин», полученные при избытке иона кальция в растворе.

4.2.3. Композиты гидроксиапатит / хондроитинсульфат / желатин», полученные при избытке иона кальция в растворе.

ГЛАВА 5. ПОЛУЧЕНИЕ И ИССЛЕДОВАНИЕ ПОКРЫТИЙ НА ТИТАНЕ

5.1. Покрытия, содержащие фосфаты и карбонаты кальция

2+ з+

5.2. Влияние добавок Fe , Fe и ализаринового красного на характеристики покрытий

5.3. Композиционные покрытия на титане

ВЫВОДЫ

Актуальность темы. Гидроксиапатит Са10(РО4)6(ОН)2 является основным неорганическим компонентом костной и зубной ткани человека и животных, поэтому возрастающий интерес к материалам на основе гидроксиапатита обусловлен возможностями их использования в восстановительной хирургии, стоматологии, а также в качестве компонентов зубных паст и гелей, косметических и гигиенических средств, пищевых добавок [1-5]. Известно, что гидроксифосфат кальция нетоксичен, не вызывает воспалительную реакцию и реакцию отторжения, однако как биологические, так и механические свойства чистых порошков гидроксиапатита оставляют желать лучшего. Особенно эти характеристики важны в репаративной медицине, так как используемые имплантаты должны замещать натуральную костную ткань и нести соответствующую нагрузку [1, 6-8]. Уникальные свойства нативной костной ткани связаны с сочетанием в ней органических (белки коллагеновой природы, полисахариды и др.) и неорганических (гидроксиапатит и примеси других кальцийфосфатных фаз) составляющих, поэтому представляется целесообразным развитие новых методов синтеза гидроксиапатита, позволяющих получать частицы, включенные в биополимерную матрицу. Такие композиционные материалы усиливают пролиферативную активность остеобластов и стимулируют процессы репаративного остеогенеза на месте введения материала, задерживают развитие воспалительной реакции в костной ране [9-15]. Принимая во внимание тот факт, что хондроитин-6-сульфат участвует в связывании гидроксиапатита коллагеновыми волокнами in vivo, а при гидролизе коллагена образуется желатин, представляется целесообразным исследовать композиции, аналогичные природным. При этом возможно добиться как улучшения биосовместимости, так и увеличения твердости материалов.

С другой стороны, свойства как самого гидроксиапатита, так и композитов на его основе зависят от размера частиц. Известно, что наногидроксиапатит открывает совершенно новые возможности для лечения и профилактики заболеваний. Однако несмотря на разнообразие способов синтеза гидроксиапатита, получение именно наночастиц затруднено. Синтезы в водных растворах, в какой-то степени имитирующие природные процессы, требуют большого промежутка времени для завершения созревания кристаллов (как правило, более 28 суток). На начальной же стадии всегда образуется аморфный продукт [16-21]. При отжиге образующихся материалов происходит укрупнение кристаллов с образованием агрегатов, которые уже нельзя считать наноразмерными, поэтому актуальна разработка методов получения нанокристаллического гидроксиапатита, применение которого в качестве наполнителя прочных углеродистых имплантатов открывает широкие перспективы «оживления» инертных материалов-матриц в восстановительной хирургии. В этом случае представляет интерес также исследование резорбируемости кристаллов определенного состава, размера и морфологии в порах импрегнированного имплантата. Также неизученным остается вопрос о механизме связывания гидроксиапатита биополимерами, вовлеченными в образование костной ткани.

Нанесение гидроксиапатитовых покрытий на титановые имплантаты производится с целью улучшения биосовместимости материалов, применяемых в восстановительной хирургии и стоматологии, однако сопряжено с многочисленными трудностями: во—первых, все известные способы получения пленок на титане требуют дорогостоящей аппаратуры или многостадийной обработки, во-вторых, толщина образующихся покрытий и адгезия кристаллов к поверхности титана слишком мала, покрытия легко смываются, в-третьих, представляет сложность получение однородных по толщине слоев на изделиях сложной формы, применяемых для медицинских целей [5, 14, 15]. Обычно исследователи отмечают также неравномерность полученных пленок, неоднородный фазовый состав и размер кристаллов. Кроме того, на стадиях стерилизации покрытия претерпевают дальнейшие изменения. Таким образом, актуальной проблемой является разработка новых способов получения кальцийфосфатных покрытий на поверхности титана и исследование их резорбируемости in vitro.

Цель работы: разработка новых методов экспресс-синтеза гидроксиапатита, композитов и покрытий на его основе и изучение зависимости свойств от состава этих материалов.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

1. Разработка новых способов экспресс-синтеза нанокристаллического гидроксиапатита, отличающихся простотой исполнения.

2. Исследование возможности импрегнирования углеродистых имплантатов гидроксиапатитом и снижения его резорбируемости in vitro при различных значениях рН среды.

3. Получение композитов гидроксиапатита с биополимерами, изучение зависимости твердости полученных материалов от их состава и условий синтеза.

4. Установление влияния избытка ионов кальция в растворе на состав и свойства образующихся композитов в системах «гидроксиапатит -биополимер».

5. Формирование биоактивных покрытий на титане осаждением из растворов и исследование влияния неорганических (соли железа) и органических (биополимеры) добавок на целевые характеристики (резорбируемость, адгезия).

Методы исследования:

1. Морфологию и размер частиц определяли методами сканирующей электронной микроскопии (СЭМ: «JSM-6380 LV»), просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ: «ЭМВ 100БР») и оптической микроскопии (ОМ: «МИКМЕД-1»).

2. Фазовый состав контролировали методом рентгенофазового анализа (РФА: «ДРОН-ЗМ», «ДРОН-7»).

3. Определение качественного и количественного элементного состава осуществляли методами локального рентгеноспектрального микроанализа (JIPCMA: «INCA Energy-250») и инфракрасной спектроскопии (ИКС: «Инфралюм ФТ-02», «Specord IR-75», «Bruker Equinox 55»).

4. Микротвердость композитов определяли по Виккерсу («ПМТ-З», «FISCHERSCOPE Н100С»).

5. Толщину покрытий измеряли с помощью микроинтерферометров («МИИ-10», «МИИ-4») и рентгенофлюоресцентного спектрометра («FISCHERSCOPE XDAL»).

6. Адгезию покрытий определяли методом решетчатых надрезов (МРН) и методом параллельных надрезов (МПН).

7. Резорбируемость материалов исследовали гравиметрически, с использованием буферных растворов, имитирующих биологические жидкости.

Научная новизна:

1. Доказано, что доминирующим фактором при синтезе кристаллов гидроксиапатита стехиометрического состава из растворов является скорость смешения реагентов; предложено использование ализаринового красного в качестве нуклеатора; разработан способ синтеза нанокристаллического гидроксиапатита в микроэмульсионных системах.

2. Получены экспериментальные данные о резорбируемости гидроксиапатита в составе импрегнированных имплантатов в зависимости от состава, размера и морфологии кристаллов.

3. Исследованиями композитов гидроксиапатита с биополимерами (хондроитинсульфат, желатин) установлено возрастание микротвердости с увеличением соотношения Са/Р. Обосновано преимущество хондроитинсульфата как реакционной среды и активного реагента по отношению к Са2+.

4. Разработан метод химического осаждения пленок карбоната кальция на титан и установлены закономерности изменения их состава до кальцийфосфатных фаз. Обнаружено положительное влияние примесей ионов Бе 2+ на характеристики пленок (адгезия, резорбируемость).

Практическая значимость результатов работы:

Разработанные методы экспресс-синтеза гидроксиапатита могут быть рекомендованы для создания материалов с пониженной резорбируемостью в кислой среде, применяемых в стоматологии и восстановительной хирургии.

Синтез композитов гидроксиапатита с гетерополисахаридами и полипептидами при избытке Са2+ открывает возможности получения материалов с заданным качественным и количественным составом и высокой твердостью.

Предложенный способ нанесения гидроксиапатита на титан позволяет формировать покрытия контролируемого состава, морфологии, кристалличности и толщины при наличии хорошей адгезии, не требует дорогостоящего оборудования и может быть модифицирован для получения не только гидроксиапатитовых, но и других покрытий.

Личное участие автора в получении результатов, изложенных в диссертации:

Экспериментальные исследования, обработка и анализ результатов выполнены лично автором.

Публикации и апробация работы.

По материалам диссертации поданы заявки на изобретения, опубликовано 18 работ, в том числе 10 статей, из них 5 - в журналах, входящих в утвержденный ВАК РФ перечень научных изданий для защиты по данной специальности, 7 тезисов докладов и 1 патент на изобретение. Результаты исследований были доложены на III Всероссийской конференции «Физико-химические процессы в конденсированных средах и на межфазных границах» (Воронеж, 2006); Всероссийском совещании «Биокерамика в медицине» (Москва, 2006); III Всероссийской научно-методической конференции «Пути и формы совершенствования фармацевтического образования. Создание новых физиологически активных веществ» (Воронеж, 2007); VI Всероссийской конференции «Нелинейные процессы и проблемы самоорганизации в современном материаловедении (индустрия наносистем и материалы) » (Воронеж, 2007); IV Всероссийской научной конференции «Физико-химические процессы в конденсированных средах и на межфазных границах» (Воронеж, 2008); VII Всероссийской конференции «Нелинейные процессы и проблемы самоорганизации в современном материаловедении (индустрия наносистем и материалы) » (Воронеж, 2009), V Всероссийской конференции «Физико-химические процессы в конденсированных средах и на межфазных границах» (Воронеж, 2010); 66 региональной научной конференции по фармации и фармакологии (Пятигорск, 2011).

ВЫВОДЫ:

1. Разработан способ ускоренного синтеза гидроксиапатита капельным добавлением гидрофосфата аммония к нитрату кальция в щелочном растворе (рН=10) в присутствии модифицирующей добавки (ализариновый красный С). Показано, что при соблюдении условий синтеза за 6-24 ч можно с хорошим выходом получить продукт, который является кристаллическим карбонатгидроксиапатитом, при этом не требуется дополнительной обработки и отжига.

2. Установлено, что проведение синтеза гидроксиапатита в модельной жидкости организма (8ВР), а также введение примесей в раствор приводит к частичному замещению ионов в узлах кристаллической решетки. При этом наиболее активными заместителями являются ионы, близкие по эффективному радиусу к кальцию: Ре, Ъа, Си выигрывают конкуренцию с другими ионами, при этом образующиеся продукты приближаются по своему составу к костной ткани.

3. Разработан новый способ синтеза гидроксиапатита в каплях микроэмульсий, приготовленных на основе толуола/октана и воды с добавлением АОТ в качестве ПАВ. Способ позволяет уменьшить размер кристаллов ГА до нескольких нанометров, но требует дополнительного времени для превращения фаз-прекурсоров в гидроксиапатит.

4. Осуществлен синтез композитов гидроксиапатита с хондроитинсульфатом и желатином. На основе литературных и экспериментальных данных предложена модель связывания формирующихся кристаллов гидроксиапатита полимерами. Обосновано использование избытка ионов кальция при синтезе композитов. Показано, что образующиеся продукты являются перспективными материалами с точки зрения механических и биологических свойств, так как при введении избытка кальция достигается большая степень связывания неорганических и органических компонентов, большая твердость, а состав приближается к составу естественной костной ткани человека. Состав композитов зависит не только от температуры, концентрации, времени добавления компонентов в систему, но и от порядка смешения. Доказано, что биополимеры должны присутствовать на всех стадиях синтеза гидроксиапатита для достижения большей степени связывания. Установлено, что ОН группы гидроксиапатита не принимают участия в образовании новых связей, а функциональные группы биополимеров, наоборот, активно образуют водородные связи.

5. Разработан новый способ обработки поверхности титана и нанесения покрытий, содержащих карбонаты и фосфаты кальция. Недорогой и эффективный способ, не требующий сложного аппаратурного оформления, позволяет наносить покрытия на поверхности изделий медицинского назначения сложной формы. Показано, что покрытия являются устойчивыми в широком интервале температур, что является важным условием для проведения стерилизации соответствующих материалов. Выдерживание обработанных титановых пластин и штифтов в дистиллированной воде и физиологическом растворе также не привело к изменению покрытий.

6. Установлено, что композиционные покрытия, полученные в несколько стадий на титане, легко отслаиваются, что свидетельствует о большей адгезии гидроксиапатита к биополимерам, чем к поверхности титана. По мере . роста кристаллов покрытия становятся неустойчивыми и неоднородными по толщине и по составу.

94- 44

7. Выявлено влияние добавок Бе , Ре и ализаринового красного на равномерность, однородность, прочность покрытий как на основе кальцита и гидроксиапатита, так и на основе композиций, содержащих биополимеры.

Ионы железа (II) не только способствуют кристаллизации, но и изменяют морфологию растущих кристаллов кальцита и гидроксиапатита. Покрытие получается сплошным и прочным. Ионы железа(Ш) увеличивают адгезию аналогичных покрытий, однако способствуют образованию неравномерных слоев. , Ализариновый красный также способствует образованию более плотных и однородных покрытий. Указанная закономерность не соблюдалась для композиций на основе гидроксиапатита с биополимерами: покрытия легко отслаивались после сушки на воздухе.

1. Rusu V.M. Size-controlled hydroxyapatite nanoparticles as self-organized organic-inorganic composite materials / V.M.Rusu, C.H.Ng, M.Wilke // Biomaterials.-2005 .-N26.-P.5414-5426.

2. Безруков B.M. Оперативное лечение кист челюстей с использованием гидроксиапатита ультравысокой дисперсности / В.М.Безруков, Л.А.Григорьянц, В.П.Зуев, А.С. Панкратов // Стоматология. 1998. - №1. -С.31-35.

3. Hench L. Bioceramics: from concept to clinic / L.Hench // J.Am.Ceram.Soc. -1991.-Vol. 74, N7.-P. 1487-1510.

4. Gongloff R.K. Collagen tube containers in alveolar ringe augmentation / R.K.Gongloff, R. Lee.// J. prosthet. dent. -1989.- Vol. 61, N 6.- P. 722-726.

5. Шпак А.П. Апатиты / А.П.Шпак, В.Л.Карбовский, В.В.Трачевский.- К.: Академпериодика,2002.-414с.

6. Hench L. Bioceramics / L.Hench // J.Am.Ceram.Soc. -1998.- Vol. 81, N 7. -P. 1705-1728.

7. Yukya R.A. Six month evalution of Calcitite (Hydroxyapatite Ceramic) in periodontal Osseous defects / R.A.Yukya, R.J.Cassingham, R.F.Candill // J. Periodont. Restorative Dent. 1986. - Vol. 6. - P. 35-46.

8. Путляев В.И. Современные биокерамические материалы / В.И.Путляев // Соровский образовательный журнал.- 2004. -Т.8, №1. С.44-50.

9. Мелихов И.В. Эволюционный подход к синтезу исходных компонентов биокерамики / И.В.Мелихов, В.Н.Рудин // Биокерамика в медицине: тез. докл. всерос. совещ., Москва, 21-22 нояб.2006г.- М., 2006.- С. 10-11.

10. Захаров Н.А. Синтез и свойства биосовместимого Са5(Р04)з0Н высокой чистоты / Н.А.Захаров, В.П.Орловский, В.А.Клюев, Ю.П.Топоров // Матерйаловедение. 2002. - №8. - С.22-26.

11. Stahe S.S. Histologic and clinical responses to porous hydroxylapatite implants in human periodontal defects. Three to months postimplantation / S.S.Stahe, S.J.Frourn // J. Periodontol. 1987. - Vol. 58 , №10. - P. 689-695.

12. Biomaterials Science: an introduction to materials in medicine / edited by B.D.Ratner et al.- San Diego, CA: Academic Press, 1996. 484 p.

13. Krasnov A.P. Polymer-polymer complex at the interface of polymethylmetacrylate with hydroxyapatite / A.P.Krasnov, O.V.Afonicheva, V.K.Popov, A.I.Volozhin // Intern.Journ.of Polymeric Mater. 2004. - Vol.53. -P.l-10.

14. Баринов C.M. Биокерамика на основе фосфатов кальция / С.М.Баринов, В.С.Комлев; под ред. К.А.Солнцева. М.: Наука, 2005. - 204с.

15. Sheel H.J. Crystal Growth Technology / H.J.Sheel, T.Fukuda. New York: Wiley, 2003.-581 p.

16. Дьяконенко E.E. Возможность получения гидроксиапатита заданного фазового и гранулометрического состава, с различной степенью закристаллизованное™ / Е.Е.Дьяконенко, Н.Л.Козырева, Н.М.Лонгинова // Новое в стоматологии. 2000. - № 7. - С. 80-82.

17. Ежова Ж. А. Синтез и физико-химические исследования коллагенсодержащего карбонатгидроксиаптита / Ж.А.Ежова, Е.М.Коваль, В.П.Орловский // ЖНХ. 2003. - Т.48, №2. - С.341-344.

18. Родичева Г.В. Синтез и физико-химические исследования карбонатгидроксиапатита кальция типа А / Г.В .Родичева, В.П.Орловский, В.И.Привалов, С.М.Баринов //ЖНХ. 2001. - Т. 46, №11. - С. 1798-1802.

19. Орловский В.П. Гидроксиапатит и керамика на его основе / В.П.Орловский, В.С.Комлев, С.М.Баринов // Неорг.материалы. 2002. - Т.38, №10. -С.1159-1172.

20. Ежова Ж.А. Условия совместного осаждения гидроксиапатита кальция, гидроксида алюминия и коллагена аммиаком из водных растворов / Ж.А.Ежова, Е.М.Коваль, В.П.Орловский // ЖНХ. 2001. - Т. 46, №1. - С. 4044.

21. Vereecke G. Calculation of the solubility diagrams. / G.Vereecke, J.Lemaitre // J. Crystal Growth.- 1990. Vol. 104. - P. 820-832.

22. Mc.Dowell H. Solubility of Ca5(P04)3. / H.Mc.Dowell, T.M.Gregory, W.E. Brown // J. Res. Natl. Bur. Stands. 1977. - Vol. 81 A. - P.273-281.

23. Bell L.C. Synthetic hydroxyapatite-solubility product and stoichiometry of dissolution. / L.C.Bell, H.Mike, B.J.Kruger // Archs. Oral Biol. 1978. - Vol. 23. -P. 329-336.

24. Brown W.E. Crystallographic and chemical relations between octacalcium phosphate and hydroxy apatite. / W.E.Brown., J.P.Smith, J.R.Lehr, A.W.Frazier // Nature.'- 1962. Vol. 196. - P.1050-1055.

25. Mathew M. The crystal structure of Ca3(P04)2. / M.Mathew, L.W.Schroeder, B.Dickens, W.E.Brown // Acta Cryst. 1977. - В 33. - P. 1325-1333.

26. Eanes E.D. An electron microscopic study of the formation of amorphous calcium phosphate and its transformation to crystalline apatite. / E.D.Eanes, J.D.Termine, M.U.Nylen // Calcif Tiss Res. 1973. - Vol.12. - P.143-158.

27. Christoffersen M.R. Apparent solubilities of two amorphous calcium phosphates and octacalcium phosphate in the temperature range 30—42°C./ M.R.Christoffersen, J.Christoffersen, W.Kibalczyc // J.Crystal Growth. 1990. -Vol. 10(5.- P. 349-354.

28. LeGeros R.Z. Dense hydroxy apatite./ R.Z.LeGeros, J.P.LeGeros In: L.L.Hench, J.Wilson (eds) // An Introduction to Bioceramics. Singapore: World Scientific, 1993.-P. 139-180.

29. Hamilton E.I. The concentration and distribution of some stable elements in healthy human tissues from the United Kingdom: An environmental study. /

30. E.I.Hamilton, MJ.Minski, J.J. Cleary // The Sci Otal Environ. 1973. - Vol.l. - P. 341-374.

31. Dickens B. Ca4(P04)20, Tetracalcium diphosphate monoxide. Crystal structure and relationships to Са5(Р04)з0Н and K3Na(S04)2./ B.Dickens, W.E.Brown, G.J.Kruger, J.M.Stewart // Acta Cryst. 1973. - B29. - P.2046-2056.

32. Morgan H. Preparation and characterization of monoclinic hydroxyapatite and its precipitated carbonate apatite intermediate. / H.Morgan, R.M.Wilson, J.C.Elliott // Biomaterials. 2000. - Vol. 21. - P. 615-627.

33. Mathew M. Structures of biological minerals in dental research. / M.Mathew, S.Takagi // J.Res.Nat.Inst.Stand. and Technol. 2001. - Vol. 106, N6. - P. 10351044.

34. Moore P.B. Complex crystal structures related to glaserite, K3Na(S04)2: evidence for very dence packings among oxysalts. / P.B.Moore // Bull.Miner. -1981.-Vol. 104.- P. 536-547.

35. Skrtic D. Effect of the monomer and filler systems on the rimeneralizing potentials of bioactive dental composites based on amorphous calcium phosphate. / D.Skrtic, J.M.Antonucei, E.D.Eanes // Polym.Adv.Technol. 2001. - Vol.12, N6. -P.369-379.

36. Monma H. The hydration of a-tricalcium phosphate. / H.Monma, T.Kanazawa // J Ceram Soc Jpn. 1976. - Vol.84. - P.209-213.

37. Yamamoto H. Mechanical strength of calcium phosphate cement in vivo and in vitro. / H.Yamamoto, S.Niwa, M.Hori // Biomaterials. 1998. - Vol.19. - P. 1587-1591.

38. Chow L.C. Development of self-setting calcium phosphate cements. / L.C. Chow // J Ceram Soc Jpn. 1991. - Vol.99. - P. 954-964.

39. Ishikawa K. Relation of calcium phosphate cements with different amount of tetracalcium phosphate and dicalcium phosphate anhydrous. / K.Ishikawa, S. Takagi, L.C.Chow, K.Suzuki // J Biomed Mater Res. 1999. - Vol. 46. - P. 504510.

40. Constantz BR. Skeletal repair by in situ formation of the mineral phase of bone. / B.R.Constantz, I.C.Ison, M.T.Fulmer // Science. 1995. - Vol.267. - P. 1796-1799.

41. Вересов А.Г. Достижения в области керамических биоматериалов. / А.Г.Вересов, В.И.Путляев, Ю.Д.Третьяков // Рос. хим. журн. 2000. - Т. 94, Вып 6, Ч. 2. - С. 32-46.

42. Орловский В.П. Химические материалы медицине. / В.П.Орловский, С.Г.Курдюмов // Химия и рынок. - 2002. - №1. - С.29-30.

43. Suchanek W. Processing and properties of hydroxyapatite-based biomaterials for use as hard tissue replacement implants. / W.Suchanek, M.Yashimura // J. Mater. Res. 1998. - Vol. 13, № 1. - P. 94-117.

44. Дорожкин C.B. Биоматериалы: Обзор -рынка. / С.В.Дорожкин, С. Агатопоулус // Химия и жизнь. 2002. - №2. - С. 8.

45. Wei J. A study on nano-composite of hydroxyapatite and polyamide. / J.Wei, L.Yubao, C.Weiqun, Z.Yi // Journal of materials Science. 2003. - Vol. 38. - P. 3303-3306.

46. Shinha A. Synthesis of nanosized and microporous precipitated hydroxyapatite in synthetic Polymers and biopolymers. / A. Shinha, S. Nayar, A. Agrawal // J.Am.Ceram.Soc. 2003. - Vol. 86, N2. - P. 357-359.

47. Varma H. Transparent hydroxyapatite ceramics through gelcasting and low-temperature sintering. / H.Varma, S.P.Vijayan, S.S.Babu // J.Am.Ceram. Soc. -2002. Vol. 85, N2. - P. 493-495.

48. Fadeev I.V. Synthesis and structure of magnesium-substituted hydroxyapatite. / I.V.Fadeev, L.I.Shvorneva, S.M.Barinov // Inorganic materials. 2003. - Vol. 39, N9. - P. 947-450.

49. Bose S. Synthesis of hydroxyapatite nanopowders via sucrose-templated solgel method. / S.Bose, S.K.Saha // J.Am.Ceram.Soc. 2003. - Vol. 86, N6. - P. 1055-1057.

50. Koutsopoulos S. Effect of ferricenium salts on the crystal growth of hydroxyapatite in aqueous solution. / S.Koutsopoulos, E.Pierri, E.Dalas // J.Cryst.Growth. 2000. - Vol.218, N2-4. - P.353-358.

51. Wang Y.-F. Influential factors on morphology of hydroxyapatite crystals. / Y.F.Wang, Y.-H.Yan, M.-J.Li // J.Wuhan Univ.Technol.Mater.Sci.Ed. 2003. -Vol.18, N1. - P.33-36.

52. Huang J. Electrospraying of nano-hydroxyapatite suspension. / J.Huang, S.N.Jayasinghe, S.M.Best // Journal of materials science. 2004. - Vol. 39. - P. 1029-1032.

53. Itoh S. Development of a novel biomaterial, hydroxy apatite/collagen (HAp/Col) composite for medical use. / S.Itoh, M.Kikuchi, Y.Koyama, H.N.Matumoto // Bio-Medical Materials and Engineering. 2005. - Vol. 15. - P. 29-41.

54. Pretto M. Dispersing behavior of hydroxyapatite powders produced by wet-chemical synthesis. / M.Pretto, A.L.Costa, E.Landi, A.Tampieri, C.Galassi // J.Amer.Ceram.Soc. 2003. - Vol. 86, N9. - P. 1534-1539.

55. Комаров В.Ф. Особенности кристаллизации нано-гидроксиапатита. / В.Ф.Комаров, А.В.Северин / Кинетика и механизм кристаллизации: тез.докл. Междунар.науч.конф., Иваново, 12-14 сент. 2000. Иваново, 2000. - С.156.

56. Akao М. Mechanical properties of sintered hydroxyapatite for prosthetic application. / M.Akao, H.Aoki, K.Kato // J Mater Sci. 1981. - Vol.16. - P.809-812.

57. Kwon S.-H. Synthesis and dissolution behavior of (3-TCP and НА/ (3-TCP composite powders. / S.-H.Kwon, Y.-K.Jun, S.-H.Hong, H.-F.Kim // J.Eur.Ceram.Soc. 2003. - Vol. 23, N7. - P.1039-1045.

58. Орловский В.П. Структурно-термодинамическая модель синергетического обмена ионов гидроксида и фтора в апатитах с участием карбонат-иона. / В.П.Орловский, С.П.Ионов, Т.В.Беляевская, С.М.Баринов // Неорганические материалы. 2002. - Т.38, №2. - С.236-238.

59. Захаров Н.А. Гидроксиапатит кальция для применения в медицине. / Н.А.Захаров, И.А.Полунина, К.Е.Полунин, Н.М.Ракитина // Неорганичекие материалы. 2004. - Т.40, №6. - С.735-743.

60. Орловский В.П. Использование алкоксидного метода для получения гидроксиапатита высокой чистоты. / В.П. Орловский, Н.А.Захаров, С.М.Сперанский // ЖНХ. 1997. - Т.42, №9. - С. 1422-1425.

61. Турова Н.Я. Синтез кристаллического гидроксиапатита. / Н.Я.Турова, М.И.Яновская // Изв.АН СССР. Неорганические материалы. 1983. - Т. 19, №5. - С.693-695.

62. Hsieh M.-F. Phase purity of sol-gel- derived hydroxyapatite ceramic. / M.-F.Hsieh, L.-H.Perng, T.-S.Chin // Biomaterials. 2001. - Vol.22, N19. - P.2601-2607.

63. Kalkura S.N. Investigations on the synthesis and crystallization of hydroxyapatite at low temperature. / S.N.Kalkura, Т.К. Anee, M. Ashok, C.Betzel //Bio-Medical Mater, and Engineering. 2004. - Vol.14. - P.581-592.

64. Rendon-Angeles J.C. Conversion of calcium fluorapatite into calcium hydroxiapatite under alkaline hydrothermal conditions. / J.C.Rendon-Angeles, K.Yanagisawa, N.Ishizawa. // J.Solid State Chem. 2000. - Vol.151, N1. - P.65-72.

65. Ito A. Hydrothermal growth of carbonate-containing hydroxyapatite single crystals-. / A.Ito, S.Nakamura, H.Aoki, M.Akao // J Crystal Growth. 1996. -Vol.163.-P.311-317.

66. Roy D.M. Hydroxyapatite formed from coral skeletal carbonate by hydrothermal exchange. / D.M.Roy, S.K.Linnehan // Nature. 1974. - Vol. 247. -P.220-222.

67. Eysel W. Topotactic reaction of aragonite to hydroxyaopatite. / W.Eysel,

68. D.M.Roy // Z Kristallogr. 1975. - Vol.141. - P. 11-24.

69. Yeong K.C.B. Mechanochemical synthesis of nanocrystal hydroxyapatite from CaO and CaHP04. / K.C.B.Yeong, J.Wang, S.C.Ng. // Biomaterials. 2001. -Vol.22, N20.-P.2705-2712.

70. Захаров H.A. Синтез Саю(Р04)б(0Н)2 с механохимической активацией. / Н.А.Захаров, В.П.Орловский, В.А.Клюев, Ю.П.Топоров // Журнал физ.химии. 2001. - Т.75, №5. - С.948-950.

71. Ascencio J.A. Theoretical analysis of hydroxyapatite and its main precursors by quantum mechanics and HREM image simulation. / J.A.Ascencio, V.Rodriguez-Lugo, C.Angeles // Comput.Mater.Sci. 2002. - Vol.25, N3. - P.413-426.

72. Lim G.K. Nanosized hydroxyapatite. / G.K.Lim, J.Wang, S.C.Ng, L.M.Gan // J.Mater.Chem. 1999. - Vol.9, N7. - P. 1635-1639.

73. Lim G.K. Processing of Hydroxyapatite via Microemulsion and Emulsion routes. / G.K.Lim, J.Wang, S.C.Ng, C.H.Chew, L.M.Gan // Biomaterials. 1997. -Vol.18.-P.1433-1439.

74. Walsh D. Crystal tectonics: Construction of reticulated calcium phosphate frameworks in bicontinuous reverse microemulsions. / D.Walsh, J.D.Hopwood, S.Mann // Science. 1994. - Vol.264. - P. 1576-1578.

75. Walsh D. Chemical synthesis of microskeletal calcium phosphate in bicontinuous microemulsions. / D.Walsh, S.Mann // Chem Mater. 1996. - Vol.8. -P. 1944-1953.

76. Magrufov A. Tissue Engineering for the Regeneration of the Mastoid Air Cells: a Preliminary In Vitro Study. / A.Magrufov, S.-I.Kanemaru, T.Nakamura. // Acta Otolaryngol. 2004. - Suppl.551. -P.75-79.

77. Rammelt S. Collagen type I increases Bone Remodelling around Hydroxyapatite Implants in the Rat Tibia. / S.Rammelt, E.Schulze, M.Witt, E.Petsch. // Cells Tissues Organs. 2004. - Vol.178. - P.146-157.

78. Soichiro I. Development of a novel biomaterial, hydroxyapatite/collagen (Hap/Col) composite for medical use. / I.Soichiro, K.Masanori, K.Yosihisa,

79. N.M.Hiroko // Bio-Medical Materials and Engineering. 2005. - Vol.15. - P. 2941.

80. Ginija E.K. Bonelike apatite formation on collagen fibrils by biomimetic method. / E.K.Ginija., Y.Yokogawa, F.Nagata // Chem.Lett. 2002. - N7. -P.702-703.

81. Быков В.JI. Цитология и общая гистология. Кости. / В.Л.Быков. СПб.: СОТИС, 1999. - 520с.

82. Arvind S. Synthesis of nanosized and microporous precipitated hydroxyapatite in synthetic polymers and biopolymers. / S.Arvind, N. Suprabha, A. Archana. // J. Amer.Ceram.Soc. 2003. - Vol.86, N2. - P.357-359.

83. Liou S.-C. Synthesis and characterization of needle-like apatitic nanocomposite with controlled aspect ratios. / S.-C.Liou, S.-Y.Chen, D.-M.Liu // Biomaterials. -2003. Vol.24, N22. - P.3981-3988.

84. Андреева E.H., Козырева H.M., Краснов А.П. // Успехи в химии и хим.технологии: тез.докл. 13-й междунар.конф.мол.уч. по хим. и хим. технол. МКХТ-99, Москва, дек.1999г. М.: Изд.РХТУ, 1999. - Вып. 13, 4.2. - С.27.

85. Родичева Г.В. Синтез и физико-химические исследования пролинсо держащего гидроксиапатита. / Г.В.Родичева, В.П.Орловский, Н.М.Романова// ЖНХ. 2000. - Т.45, №12. - С. 1970-1972.

86. Бышевский А.Ш. Биохимия для врача. / А.Ш.Бышевский, О.А.Терсенов. Екатеринбург: Уральский рабочий, 1994. - 384с.

87. Ежова Ж.А. Условия образования карбонатгидроксиапатита и его ассоциатов с альгинатом натрия. / Ж.А.Ежова, В.П.Орловский, Е.М.Коваль // ЖНХ. 2002. - Т.47, N8. - С. 1246-1251.

88. Sugiyama S. Revised preparation procedure of calcium hydroxyapatite with sol consisting of sodium alginate and sodium diphosphate. / S.Sugiyama, M.Fujii // Inorg.Chem.Commun. 2004. - Vol.7, N4. - P.569-571.

89. Donners J.J.M. Dendrimer-based hydroxyapatite composite with remarkable material properties. / J.J.M.Donners, R.J.M.Nolte // Adv.Mater. 2003. - Vol.15, N4 - P.313-316.

90. Had J. Investigation of nanocomposites based on semi-interpenetrating network of {l-poly-e-caprolactone / netpoly-e-caprolactone} and hydroxyapatite nanocrystals. / J.Hao, Y.Liu, S.Zhou // Biomaterials. 2003. - Vol.24, N9. -P.1531-1539.

91. Sailaja G.S. Hydroxyapatite filled chitosan-polyacrylic acid polyelectrolyte complexes. / G.S.Sailaja, S.Velayudhan, M.C.Sunny // J.Mater.Sci. 2003. -Vol.38, N17. - P.3653-3662.

92. Ji Y.Y. Preparation and characterization of hydroxyapatite/chitosan-gelatin network composite. / Y.Y.Ji, Z.Feng, S.X.Feng // J.Appl.Polym.Sci. 2000. -Vol.77, N13. - P.2929-2938.

93. Rhee S.-H. Synthesis of hydroxyapatite/ collagen/chondroitinsulfate nanocomposite by a novel precipitation method. / S.-H.Rhee, J.Tanaka // J.Amer.Ceram.Soc. 2001. - Vol.84, N2. - P.459-460.

94. Bakos D. Hydroxyapatite Collagen - Hyaluronic Acid Composite. / D.Bakos, M.Soldan, I.Hernandez-Fuentes // Biomaterials. - 1999. - Vol.20, N2. - P. 191-195.

95. Matsuno T. Microstructure and mechanical properties of sintered body of zirconia coated hydroxyapatite particles. / T.Matsuno, K.Watanabe, K.Oro, M.Koishi // J.Mater.Sci.Lett. 2000. - Vol.19, N7. - P.573-576.

96. Ahn E. S. Nanostructure processing of hydroxyapatite-based bioceramics. / E.S.Ahn,N.J.Gleason//NanoLett. -2001.-Vol.1,N3. -P.149-153.

97. Vaz C.M. Use of coupling agents to enhance the interfacial interactions in starch-EVOH/hydroxyapatite composites. / C.M.Vaz, R.L.Reis, A.M.Cunha // Biomaterials. -2002. -Vol.23, N2. -P.629-635.

98. Habibovic P. Biomimetric hydroxyapatite coating on metal implants. / P.Habibovic, F.Barrere, C.A.Blitterswijk // J.Amer.Ceram.Soc. -2002. -Vol.85, N3. -P.517-522.

99. Mao C. The functionalization of titanium with EDTA to induce biomimetic mineralization of hydroxyapatite. / C.Mao, H.Li,. F.Cui // J.Mater.Chem. -1999. -Vol.9, N10. -P.2573-2582.

100. Manso M. Electrodeposition of hydroxyapatite coatings in basic conditions. / M.Manso, C.Jimenez, C.Morant // Biomaterials. -2000. -Vol.21, N17. -P. 17551761.

101. Hirai S. Hydroxyapatite Coating on Titanium Substrate by the Sol-Gel Process. / S.Hirai, K.Nishinaka, K.Shimakage // J.Am.Ceram.Soc.-2004. -Vol.87, N1. -P.29-34.

102. Hanawa T. Calcium phosphate naturally formed on titanium in electrolyte solution. / T .Hanawa, M.Ota // Biomaterials. -1991.- Vol.12. -P.767-774.

103. Sundgren J.E. Auger electron spectroscopic studies of the interface between human tissue and implants of titanium and stainless steel. / J.E. Sundgren, P.Bodö, I.Lundström // J Colloid Interface Sei.- 1986.- Vol.110.- P.9-20.

104. Li P. The role of hydrated silica, titania, and alumina in inducing apatite on implants. / P.Li, C.Ohtsuki, T.Kokubo, K.Nakanishi // J Biomed Mater Res. -1994.- Vol.28.-P.7-15.

105. Kim H-M. Preparation of bioactive Ti and its alloys via simple chemical surface treatment. / H-M.Kim, F.Miyaji, T.Kokubo, T.Nakamura // J Biomed Mater Res.- 1996.- Vol.32.- P.409-417.

106. Hanawa T. Surface modification of titanium in calcium-ion-containing solutions. / T.Hanawa, M.Kon, H.Ukai, K.Murakami // J Biomed Mater Res. -1997. Vol.34. -P.273-278.

107. Васильев E.K. Качественный рентгенофазовый анализ. / Е.К.Васильев, М.С.Нахмансон. Новосибирск: Наука, 1986. -199с.

108. Ковба JI.M. Рентгенофазный анализ. / Л.М.Ковба, В.К.Трунов. -М.: МГУ, 1976. -232с.

109. Шпанченко Р.В. Рентгенофазовый анализ. Методическая разработка для спецпрактикума. / Р.В.Шпанченко, М.Г.Розова. -М.: МГУ, 1998. -25с.

110. Кузнецова Г.А. Качественный рентгенофазовый анализ. Методические указания. / Г.А.Кузнецова. Иркутск: ИЛИ, 2005. -28с.

111. Миркин Л.И. Справочник по рентгеноструктурному анализу поликристаллов. / Л.И.Миркин. -М.: Физматгиз, 1961. -863с.

112. Суворова Е.И. Проявление размерного эффекта на картинах рентгеновской и электронной дифракции от частиц гидроксиапатита / Е.И.Суворова, Ф.А.Буффа // Кристаллография. -2001. -Т.46, №5. -с.796-804.

113. Пинскер З.Г. Дифракция электронов. Л З.Г.Пинскер. -М.: Изд-во АН СССР, 1949. -404с.

114. Вайнштейн Б.К. Структурная электронография. / Б.К.Вайнштейн. М.: Изд-во АН СССР, 1956. -313с.

115. Криштал М.М. Сканирующая электронная микроскопия и рентгеноспектральный микроанализ. / М.М.Криштал, И.С.Ясников. -М: Техносфера, 2009. -208с.

116. Шиммель Г. Растровая электронная микроскопия и рентгеновский микроанализ. / Г.Шиммель. -М.: Мир, 1984. 565с.

117. Гоулдстейн Д. Растровая электронная микроскопия и рентгеновский микроанализ. / Д.Гоулдстейн, Д.Ньюбери, П.Эчлин, Д.Джой. М.: Мир, 1984. -303 с.

118. Крешков А.П. Основы аналитической химии. Физические и физико-химические методы анализа. Книга третья. / А.П.Крешков. -М.: Химия, 1977. -488с.

119. Наканиси К. ИК-спектры и строение органических соединений. / К.Наканиси. -М.: Мир, 1965. -216с.

120. Беллами JI. Инфракрасные спектры молекул. / Л.Беллами. -М.: Изд.ин.лит., 1957. -444с.

121. Штанский Д.В. Просвечивающая электронная микроскопия высокого разрешения в нанотехнологических исследованиях. / Д.В.Штанский // Российский химический журнал. -2002. -T.XLVI, №5. -С.81-89.

122. Иевлев В.М. Просвечивающая электронная микроскопия неорганических материалов: Учеб.пособие. / В.М.Иевлев, С.Б.Кушев. -Воронеж: Воронежский гос.техн.ун-т, 2003. -163с.

123. Кортуков Е.В. Основы материаловедения: Учеб.пособие для стоматол.фак.мед.вузов / Е.В.Кортуков, В.С.Воеводский, Ю.К.Павлов.-М.: Высш.шк., 1988.-215с.

124. Кример Б.И. Лабораторный практикум по металлографии и физическим свойствам металлов и сплавов: Учеб.пособие. / Б.И.Кример, Е.В.Панченко, Л.А.Шйшко.-М.: Металлургия, 1980.-248с.

125. Гальбрайх Л.С. Хитин и хитозан: строение, свойства, применение. / Л.С.Гальбрайх // Соровский образовательный журнал. -2001. -Т.7, №1. -С.51-56.

126. Селиванов Е.В. Красители в биологии и медицине. Справочник. / Е.В.Селиванов. Барнаул: Азбука, 2003. -40с.

127. Микроскопическая техника. Руководство. / Под ред. Д. С. Саркисова и Ю. Л. Перова. -М.: Медицина, 1996. -С. 7.

128. Флинт Е.Е. Начала кристаллографии. / Е.Е.Флинт. -М.: Высшая школа, 1961.-242с.

129. Jones A.G. Crystallization Process Systems. / A.G.Jones. -Oxford: Butterworth-Heinemann, 2002. -341 p.

130. Suchanek W. Processing and properties of HA-based biomaterials for use as hard tissue replacement implants / W.Suchanek, M.Yoshimura // J.Mater.Res.Soc. -1998. -Vol.13, N1. -P.94-103.

131. Ахметов H.C. Неорганическая химия. Уч.пособие. / Н.С.Ахметов. -M.: Высшая школа, 1969. -640с

132. Холмберг К. Поверхностно-активные вещества и полимеры в водных растворах. / К.Холмберг, Б.Йёнссон, Б.Кронберг. -М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2007. -528с.

133. Иванова Н.И. Получение наночастиц сульфида кадмия в обратных микроэмульсионных системах. / Н.И.Иванова, Д.С.Руделев, Б.Д.Сумм. // Вестн.моск.ун-та. Сер.2. Химия. -2001. -Т.42, №6. -С.405-407.

134. Towey T.F. Nanosynthesis in microemulsions. / T.F.Towey, A.Khan-Lodhi, B.H.Robinson. // J.Chem.Soc. Faraday Trans. -1990. -Vol.86. -P.3757.

135. Слесарев В.И. Химия: Основы химии живого: Учебник для вузов. / В.И.Слесарев. -СПб: Химиздат, 2005. -784с.

136. Угай Я.А. Неорганическая химия. Учебн.для вузов. / Я.А.Угай. -М.: Высш.школа, 1989. -462с.

137. Некрасов Б.В. Основы общей химии: в 2-х т. / Б.В.Некрасов. -СПб.: Лань, 2003. -Т.2. -688с.

138. Williams D.F. Biocompatability of clinical Implant materials / D.F.Williams.-London: CRC Press, 1981.-486p.

139. Helsen J.A. Metals as biomaterials / J.A.Helsen, H.J.Breme.- Weinheim: Wiley, 1998.-510p.

140. Brunette D.M. Titanium in Medicine: Material Science, Surface Science, Engineering, Biological Responses and Medical Applications (Engineering Materials) / D.M.Brunette, P.Tengvall, Textor M.- Berlin: Springer-Verlag, 2001.-1029p.

141. Leyens C. Titanium and Titanium Alloys: fundamentals and applications / С .Ley ens, M.Peters.- Weinheim: Wiley-VCH Verlag GmbH, 2003.-514p.

142. Liitjering G. Titanium (Engineering Materials and processes) / G. Lutjering, J.C.Williams. Berlin: Springer-Verlag, 2003 .-385p.

143. Roza G. Titanium / G.Roza.- New York: Rosen Publishing Group Inc., 2008.-148p.

144. Костюченко A.B. Синтез и структура пленок на основе гидроксиапатита. Автореф.дисс.канд.физ.-мат.наук.(специальность 01.04.07 Физика конденс.сост.). Воронеж, 2009.-18с.

145. Kirkpatrick C.J. Metallic biomaterial Interfaces / C.J. Kirkpatrick, R.Thull.-Weinheim: Wiley -VCH, 2008.-252p.