Studium interakce kompozitů na bázi HA/biosklo v simulované tělesné tekutině

Abstract

Táto práca sa zaoberá biokeramickými materiálmi na bázi hydroxyapatitu, bioskla a ich vzájomných kompozitov. Tieto materiály sa bežne používajú na medicínske účely, najmä ako náhrady tvrdého tkaniva. Obidve tieto látky patria medzi bioresorbovateľné materiály. Na prípravu sa používa veľké množstvo rôznych syntéz, z ktorých boli na túto prácu vybrané tie najčastejšie – syntéza hydroxyapatitu precipitáciou a syntéza bioskla sol-gel metódou. Na charakterizáciu pripravených keramických práškov boli použité termické analýzy a röntgenová difrakcia. Táto práca študuje najmä ich vlastnosti v rámci kompozitných materiálov, ktoré sa kvôli zlepšeniu bio vlastností pripravili vo forme napenených štruktúr. Prvým štúdium možných bioaktívnych vlastností materiálov je ich interagovanie v rámci simulovanej telesnej tekutiny, ktorá svojim iónovým zložením pripomína krvnú plazmu. Experimentálna časť pokrýva syntézu keramických práškov, ich charakterizáciu, prípravu zmesí a napenených nosičov pomocou in situ penenia, ich výpal pri vhodných teplotách, meranie porozity a zmeny vo fázovom zložení, ku ktorým došlo pri výpale. Základné testy boli prevedené inkubovaním pripravených poréznych nosičov v simulovanej telesnej tekutine po dobu 3, 7, 14 a 21 dní a ich následné podrobenie skenovacej elektrónovej mikroskopii. Počas tohto obdobia boli sledované zmeny koncentrácií iónov Ca2+ a PO4 3- ako aj hmotnosti vzoriek podľa času inkubovaného v simulovanej telesnej tekutine.This work deals with bioceramic materials based of hydroxyapatite, bioglass and their composites. These materials are commonly used in medicine, especially as hard tissue substituents. They can be prepared by different types of syntheses, from which the most common were picked for this work – precipitation of hydroxyapatite and sol-gel method for bioglass. Thermal analysis and X-ray diffraction were used for characterization of prepared powders. This thesis studies mostly their features within the composite materials, which were foamed for better bone stimulation. Properties and possibility in bio application of materials is firstly studied through their interaction in simulated body fluids, which mimics ionic concentration of human plasma. Experimental part covers synthesis of ceramic powders, their characterization, preparation of mixtures and scaffolds foamed through in situ foaming, their sintering at ideal temperatures, characterization of porosity and phase changes due to sintering. Basic tests of apatite formation ability were provided by incubation of prepared scaffolds in simulated body fluid for 3, 7, 14 and 21 days and their assay in scanning electron microscopy. Changes in concentration of Ca2+ a PO4 3- ions as well as in weight of the specimen were tracked within the incubation period.