22 ноября
УрФУ

Новый метод поможет создавать имплантаты с заданными свойствами

4.3

Уральские ученые применили новый метод анализа материала для костных имплантатов. С его помощью возможно регулировать скорость растворения имплантата в зоне повреждения кости.

Новый метод поможет создавать имплантаты с заданными свойствами / ©Getty images

Описание экспериментов и результаты исследования опубликованы в журнале Ceramics International. Синтетический биоактивный гидроксиапатит (ГАП) — это материал, который используется для изготовления протезов костей и имплантатов, способствующих нарастанию новой костной ткани. Он находит широкое применение в травматологии, стоматологии, челюстно-лицевой хирургии, косметологии.

Ранее ученые выяснили, что добавление монооксида титана придает материалу прочность и сохраняет способность ГАП встраиваться в организм, не вызывая побочных эффектов. Однако получившийся нанокомпозит (многокомпонентный наноматериал) требует подробного изучения взаимодействия добавки и его матрицы на всех этапах синтеза, а также влияния этого взаимодействия на свойства конечного продукта.

Это необходимо для улучшения процесса реконструкции поврежденных костей. Чем лучше имплантат связывается с костной тканью, тем эффективнее заживление поврежденных участков. «Благодаря исследованию термохимических и физико-химических свойств наноматериала мы можем достичь некоторых желаемых свойств имплантата. Например, скорость растворения имплантационного материала в зоне костного дефекта. Ее можно регулировать путем изменения содержания фосфатов кальция в нанокомпозите, которое, как мы показали, зависит от стехиометрии добавок монооксида титана.

Светлана Ремпель в лаборатории со сканирующим микроскопом. С его помощью она проверяет структуру образца / ©

Это создаст условия для нормального протекания процесса регенерации и структурной перестройки кости в зоне контакта с имплантатом», — поясняет ведущий научный сотрудник Института химии твердого тела УрО РАН, доцент кафедры физических методов и приборов контроля качества УрФУ Светлана Ремпель. Для изучения свойств нанокомпозита ученые впервые применили метод синхротронной рентгеновской дифракции. Синхротронное излучение показало наибольшую точность и эффективность анализа материала в режиме реального времени.

Рентгеновская дифракция (XRD) — это аналитический метод, который предоставляет информацию о структуре и фазовом составе кристаллических материалов. Синхротронное излучение образуется в поворотных магнитах, установленных в вакуумной камере, внутри которой почти со световой скоростью движется узконаправленный пучок электронов. Во время поворота — под воздействием магнитного поля — летящие электроны испускают по касательной к орбите пучки фотонов в широком спектре, максимум которого приходится на рентгеновский диапазон.

«С помощью этого метода мы изучили изменения свойств наноматериала под влиянием разных температур — от температуры окружающей среды до 900 градусов Цельсия. В отличие от других методов, in situ исследование на источнике синхротронного излучения позволило наиболее точно определить температуры образования различных фаз при нагреве и охлаждении нанокомпозитов, получить информацию о размере частиц, убедиться, что все компоненты биосовместимы, а также найти косвенные доказательства частичной замены кальция на титан в составе гидроксиапатита», — рассказывает Светлана Ремпель.

Отметим, над созданием и изучением биосовместимого материала с содержанием гидроксиапатита и монооксида титана работали ученые Уральского федерального университета и Уральского отделения РАН (Екатеринбург) совместно с коллегами из Грацского технического университета (Австрия) и Сибирского отделения РАН (Новосибирск). Разработка запатентована. Эксперимент синхротронного облучения материала проводился в Сибирском центре синхротронного излучения на базе Новосибирского ускорительного комплекса ВЭПП-4 – ВЭПП-2000. Исследование поддержал Российский фонд фундаментальных исследований.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Уральский федеральный университет (УрФУ) расположен в Екатеринбурге, выполняет функции проектного офиса Уральского межрегионального научно-образовательного центра мирового уровня (УМНОЦ). В УрФУ обучается более 36 000 студентов по 334 образовательным программам. Основан 19 октября 1920 года.
Вчера, 15:56
Ольга Иванова

Исследователи из США объяснили, зачем нужна физическая активность в старости.

Вчера, 05:30
Мария Азарова

Ученые из США представили альтернативный молекулярный механизм образования меланоцитарного невуса, который согласуется как с экспериментальными, так и с клиническими наблюдениями.

Позавчера, 14:37
Николай Цыгикало

Запуск в космос всегда динамичен. Ревущий старт, огромный факел огня, затихающий гром в небе. Первая ступень отработала и отделилась, отработала следующая, эстафета ускорения закончилась достижением орбитальной скорости на нужной высоте. Пуск ракеты завершен, заняв всего восемь – десять минут. Но выведение на этом не заканчивается. В работу вступает особая, космическая ступень. Именно она поднимает орбиту на большую высоту, начинает межпланетное путешествие, и решает много других задач. О ее сложной работе и больших возможностях – в нашем материале.

25 ноября
НИУ ВШЭ

Мобильные ученые публикуются в индексируемых журналах в два раза чаще. К такому выводу пришли исследователи из НИУ ВШЭ.

26 ноября
Анастасия Михалева

За всю историю исследования в космосе побывали более 500 человек. В океан на глубину более 10 километров спускались всего трое. Мы до сих пор знаем о Мировом океане и его обитателях недопустимо мало.

25 ноября
Илья Ведмеденко

Российские инженеры спроектировали самолет для межконтинентальных полетов в стратосфере. Его можно назвать условным аналогом британского Skylon.

3 ноября
Ольга Иванова

Исследований на эту тему, как ни странно, мало, хотя предположений — великое множество. По мнению ученых из Венгрии, одна из причин такого поведения — высокая концентрация внимания на речи хозяина, а еще это означает, что собака слышит знакомое слово.

12 ноября
Мария Азарова

Кошки оказывались сбиты с толку, когда их человек, как им казалось, «телепортировался» в новое, неожиданное место. Однако они не реагировали таким же образом на чужих людей или других животных.

2 ноября
Мария Азарова

Авторы новой работы на примере Шотландии определили характеристики людей, умерших от Covid-19, хотя они были привиты, а также выявили основные предикторы смертности.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: