Biokeramické pěny na bázi křemíkem substituovaných fosforečnanů vápenatých

Abstract

Teoretická časť bakalárskej práce zhrňuje súčasný stav poznania z oblasti biokeramických materiálov na bázy vápniku, fosforu a kremíku. Konkrétnejšie sa zameriava na kalcium fosfáty, požiadavky na nich kladené, pórovitosť 3D pien a biologické vlastnosti, ako je biodegradácia a bioaktivita. 3D biokeramické kalcium fosfátové peny dopované kremíkom sa javia ako vhodný materiál na použitie v biomedicínskych aplikáciách. Práve kremík zohráva úlohu pri vývoji zdravej kosti a vytváraniu nového tkaniva. Kremíkové substitúcie sú v oblasti skúmania dôležité, pretože zlepšujú biologickú odpoveď kalcium fosfátov. V experimentálnej časti boli najprv pripravené kalcium fosfátové prášky pomocou tuhofázovej reakcie hydroxyapatitu a oxidu kremičitého. Vybrané obsahy práškov boli 0; 0,1; 1, 2,5, 5, 10 a 20 hm.% SiO2. Vzorky boli spekané na teploty 1100 °C, 1200 °C a 1300 °C. Druhá časť pozostávala z prípravy 3D pien priamym penením pomocou polyuretánu a následnou charakteristikou fázového zloženia, rozpustnosti a bioaktivity. Biokeramické peny mali vysoko pórovitú štruktúru. Počas 42 dní bolo sledované správanie vzoriek v Tris-HCl a simulované tělní tekutině (SBF). Výsledky experimentu ukázali, že vzorky sú bioaktívne a substitúcia kremíkom zvyšuje rozpustnosť kalcium fosfátov. Preto majú tieto materiály potenciálne využitie pre biomedicínske aplikácie

The theoretical part of this bachelor thesis summarizes the current state of knowledge of bioceramic materials based on calcium, phosphorus and silicon. More specifically, it focuses on calcium phosphates, the demands placed on them, the porosity of 3D foams, and biological properties such as biodegradation and bioactivity. 3D bioceramic calcium phosphate foam doped with silicon appears to be a suitable material for use in biomedical applications. It is the silicon that plays a role in the development of healthy bone and the formation of new tissue. Silicon substitutions are important in the field of investigation because they improve the bioassay of phosphate calcium. In the experimental part, calcium phosphate powders were first prepared by the hydroxyapatite and silica fusion reaction. Selected powder contents were 0; 0.1; 1, 2.5, 5, 10 and 20 wt.% SiO2. The samples were sintered at 1100 °C, 1200 °C and 1300 °C. The second part consisted in the preparation of 3D foams by direct penetration with polyurethane and the subsequent characteristics of phase composition, solubility and bioactivity. Bioceramic foams had a highly porous structure. For 42 days, sample behavior in Tris-HCl and simulated body fluid (SBF) was monitored. The results of the experiment have shown that the samples are bioactive and silicon substitution increases phosphate calcium solubility. Therefore, these materials are potentially useful for biomedical applications