Vliv polymerních aditiv na stabilitu, biomechanické a morfologické vlastnosti resorbovatelných kostních cementů - Maruniak, Marek (Vysoké učení technické v Brně. Fakulta chemická, 2024)
Táto práca sa zaoberá prípravou a charakterizáciou vzoriek z kompozitného vápenatého cementu na báze fosforečnanu vápenatého (CPC). V teoretickej časti je popísaná štruktúra kostí, biomechanické vlastnosti cementov fosforečnanu vápenatého a rôzne druhy stratégií spevnenia z dovodu vylepšenia cementov vrátane modifikácií aditívami. V experimentálnej časti je popísané stanovenie techniky prípravy vzorky pomocou experimentov s ultračistou vodou. Tiež je opísaná modifikácia dopamínom, ktorý má schopnosť polymerizovať na polydopamín. Ako oxidačné činidlo pôsobí jodičnan sodný. Morfologická štúdia pomocou skenovacej elektrónovej mikroskopie (SEM) sa uskutočňovala 12 hodín, 1 týždeň a 2 týždne. Dôvodom pre výber týchto konkrétnych časov je možné porovnať zmenu ich kryštalickej štruktúry počas dlhšieho časového obdobia, ktorá sa tiež skúmala pomocou röntgenovej difrakcie (XRD) na stanovenie konverzie -TCP na hydroxyapatit s deficitom vápnika (CDHA). XRD, SEM a mechanická analýza ukázali, že väčšina konverzie a-trikalciumfosfátu (TCP) na hydroxyapatit s nedostatkom vápnika (CDHA) sa vykonáva v priebehu prvých 48 hodín od začiatku vytvrdzovacej reakcie. Analýza FTIR potvrdila, že reakcia netvorí žiadne nové funkčné skupiny medzi pôvodne prezentovanými. Mechanická výkonnosť vzoriek CPC sa skúmala testami mechanickej kompresie. Výsledky testu ukázali stabilnú pevnosť cementových vzoriek pripravených s aktivovaným práškom TCP po prvých 48 hodinách. Výsledky práce ukazujú významný vplyv na čas tuhnutia a pevnosť v tlaku použitím aktivovaného (vopred mletého) prášku -TCP na prípravu CPC cementov. Cementy modifikované jodičnanom a dopamínom vykazovali klesajúci čas tuhnutia v porovnaní s nemodifikovanými, neaktivovanými cementmi CPC. Preto je možné konštatovať, že jodičnan a dopamín zlepšujú viskozne vlastnosti CPC.

This work deals with preparation and characterization of samples from composite calcium cement based calcium phosphate (CPC). In teoretical part is described bone structure, biomechanical properties of calcium phosphate cements and various types of reinforcement strategies for improving cements including modifications with additives. In the experimental part is described the determination of sample preparation technique using ultrapure water experiments. Also is described modification with dopamine, which has the ability to polymerize to polydopamine. As oxidizing agent act sodium iodate. A morphological study using scanning electron microscopy (SEM) was performed for times 12 hours, 1 week and 2 weeks. The reason for chosing particulary these times is possibility to compare change in their crystalline structure during longer period of time, which was also examined by X-ray diffraction (XRD) to determine -phosphate conversion to calcium deficient hydroxyapatite (CDHA). XRD, SEM and Mechanical analysis showed that most of the conversion -tricalcium phosphate (TCP) to calcium deficient hydroxyapatite (CDHA) is done within first 48 hours from start of setting reaction. FTIR analysis confirmed that setting reaction does not form any new functional groups among original presented. Mechanical performance of CPC samples were examined by mechanical compression tests. The test results showed stable strength of cement specimens prepared with activated TCP powder after first 48 hours. The results of the work show a significant effect on setting time and compresive strength by using activated (pre-milled) -TCP powder for preparing CPCs. Cements modified with Iodine and Dopamine showed decreasing setting time in comparisson with no modified no activated CPC cements. Therefore can be stated that Iodine and Dopamine improved visco properties of CPC.
The influence of polymer additives on the stability, biomechanical and morphological properties of resorbable bone cements
Keywords: Vápenno-fosfátové cementy; pevnosť v tlaku; polymérne aditíva; Calcium phosphate cement; compressive strength; polymeric aditives