Entwicklung und Charakterisierung von Sr-haltigen Glaskeramik-Kompositen auf Basis von biogenem Hydroxyapatit

Hintergrund

Hydroxyapatit (HA) und andere bioaktive Calciumphosphatmaterialien, einschließlich bioaktives Glas, können beim Tissue Engineering verwendet werden, um Knochengewebe zu ersetzen. Natürliches biogenes Hydroxylapatit (BHA) ist ein nanostrukturelles Material, dessen Nano- und Mikrostruktur analog zu den mineralischen Bestandteilen des Knochengewebes ist.

Frühere Produktionsergebnisse wurden erhalten und verschiedene Arten von Verbundwerkstoffen auf der Basis von biogenem und synthetischem Hydroxylapatit und Glasphase wurden untersucht [1,2,3,4,5]. Es ist bekannt, dass in der chemischen Zusammensetzung von natürlichem biogenem Hydroxylapatit (BHA) geringe Mengen anderer nicht-organischer Verbindungen wie Ca₄ . enthalten sind O(PO₄ )₂ , NaCaPO₄ , Ca₃ (PO₄ )₂ , CaO und MgO sowie Spuren von Al ³⁺ , Fe ³⁺ , Mg ²⁺ , Sr ²⁺ , K ⁺ , Si ⁴⁺ , Na ⁺ , Cu ²⁺ , Zn ²⁺ , und CO₃ ²⁻ [6,7,8,9]. Daher wurden auch Komposite aus BHA/Glas unter Verwendung verschiedener bioaktiver Zusatzstoffe, die zu den Prozessen der Osteogenese und der Bildung von neuem Knochengewebe beitragen können, untersucht und erhalten. Diese Verbundwerkstoffe wurden durch Ionenzusätze Fe ²⁺ . legiert /Fe ³⁺ und Cu ²⁺ [10, 11], Ce ²⁺ [12], Si ⁴⁺ [13], La ³⁺ [14] und andere.

Ein modernes Problem auf dem Gebiet der Erkrankungen der Knochenpathologie ist die Behandlung von Osteoporose, dh der Verminderung der Dichte des Knochengewebes des Patienten aufgrund von hormonellen oder anderen Ursachen. Aus diesem Grund ist es von großer Bedeutung, neue bioaktive Materialien zu entwickeln, die die Bildung neuer Zellen des Knochengewebes anregen und seine Struktur verbessern können. Aus dieser Sicht kann die Einführung von Strontiumionen in die Zusammensetzung von Calciumphosphatmaterialien ihre bioaktiven Eigenschaften verbessern [15,16,17].

Die Entwicklung von Instrumenten für die Knochengeweberegeneration in vivo konzentriert sich auf zelluläre Modelle und Differenzierungsprozesse.

Die Autoren [15, 18] weisen auf die Rolle von Sr ²⁺ . hin bei der Aufrechterhaltung der Knochenregeneration während des gesamten Skelettwiederherstellungsprozesses und insbesondere bei der Anwendung der Zelltherapie. Strontium ranelatere stellt beispielsweise eine interessante Verbindung dar, die die Knochenbildung anregt und den Knochenabbau hemmt. Bei der Wirkungsabschätzung des breiten Spektrums von Strontium (Sr ²⁺ ) Konzentration in vitro, die Autoren stellten fest, dass Sr ²⁺ förderten eine Proliferation von PA20-h5-Zellen sowie die HA-Bildung im Verlauf der Osteoinduktion in vitro. Die oben genannten Daten weisen auf die Rolle von Sr ²⁺ . hin bei der Aufrechterhaltung der Knochenregeneration während des gesamten Skelettwiederherstellungsprozesses und insbesondere bei der Anwendung der Zelltherapie.

Die Autoren dieser Arbeit [17] haben durch Fällung aus wässriger Lösung (Strontiumgehalt in einer Menge von 0 bis 100 Mol-%) stabile Suspensionen von Nanopulvern von strontiumhaltigem Hydroxylapatit (Sr-HA) erhalten. Studien der erhaltenen Materialien weisen auf die vollständige Löslichkeit von Strontium im Hydroxyapatit-Gitter beim isomorphen Ersatz von Ca ²⁺ . hin für Sr ²⁺ . Die Zugabe von Strontium ist für die Erhöhung des Verhältnisses c/a . verantwortlich in der triklinen Elementarzelle. Es wird eine signifikante Veränderung in Form und Größe von Nanopulvern beobachtet, wobei ein Wachstum in Richtung entlang c . vorherrscht Achse manifestiert sich bei höherem Strontiumgehalt.

Daten aus Biokompatibilitätsstudien von Suspensionen im Hinblick auf die Lebensfähigkeit von Zellen, Apoptose, Proliferation und Morphologie unter Verwendung der Osteosarkom-Zelllinie SAOS-2 weisen auf eine erhöhte Proliferation von Zellen für HA-Nanopartikel mit einer größeren Anzahl von Sr^{2 +} , dabei hat es praktisch keine Auswirkung auf die Morphologie der Zellen.

In der Arbeit [19] wurden multifunktionale poröse Granulate als Füllstoffe von Knochengewebe und Träger von Arzneimitteln entwickelt. Pulver aus Strontium- und Magnesium-ersetztem Material HA/TCP mit Zusammensetzungen, die dem mineralischen Teil des menschlichen Knochens nahekommen [(Ca + Sr + Mg)/P = 1,62], wurden durch Fällung erhalten, dann einer Wärmebehandlung und Desagglomeration unterzogen. Trocknen und Sintern erlaubt, poröses Granulat zu erhalten, das mit Antibiotika-Lösung (Levofloxacin) gesättigt, gefroren und dann lyophilisiert wurde. Die Abschätzung der Wirkstofffreisetzung und Osteokompatibilität von Granulaten hat gezeigt, dass Sr-legierte Granulate die höchste Proliferation und Wirksamkeit bei der Osteoblastenreifung aufweisen.

Es gibt einige Daten über den Einfluss von Strontium-Additiv auf das Verhalten von bioaktiven Glas-1393 nBG-Partikeln in vitro im Hinblick auf physikalisch-chemische Reaktionen, die an ihrer Oberfläche in SBF stattfinden [20]. Im Vergleich zu unlegiertem Glas 1393 nBG wurde festgestellt, dass die Apatitbildung bei der Sr-Einführung verlangsamt wird, was wahrscheinlich das Ergebnis der Hemmwirkung von Sr-Ionen auf die HA-Kristallisation ist. Darüber hinaus zeigte sich, dass die Kristallinität des gefällten Calciumphosphats bei Sr-legiertem Glas 1393 nBG im Vergleich zu einem reinen Standardmaterial 1393 nBG geringer war. Die Autoren der oben genannten Arbeit weisen auch darauf hin, dass die Fähigkeit zur Bildung bioaktiver HA-Gläser einen Hinweis auf ihre Oberflächenreaktivität gibt, die mit der Anwendung der nanoskaligen Partikel von biologisch aktivem Glas bei der Knochenregeneration in Zusammenhang steht.

In-vivo-Studien der Autoren der Arbeit [21] an Ratten haben einen positiven Einfluss von strontiumhaltigem makroporösem bioaktivem Glas (Sr-MBG) auf den Prozess der Knochenbildung sowie auf die Abnahme der Knochenresorption bei Ratten mit Osteoporose gezeigt (osteoporotische Ratten). Untersuchungen haben gezeigt, dass die Verwendung von (Sr-MBG) zu einer Erhöhung der Knochenbildung (46,67 %) im Vergleich zu unlegiertem Glas MBG (39,33 %) und Kontrollgruppe (17,50 %) führt.

Ziel der Arbeit ist die Herstellung und Untersuchung bioaktiver Materialien auf Basis biogener Hydroxylapatit/Glas-Komposite mit SrО-Additiv für das Tissue Engineering.

Methoden/Experimental

Probenvorbereitung

Bioaktive Glaskeramik-Komposite auf Basis von nanostrukturiertem biogenem Hydroxylapatit (BHA) mit Zusatz von Natriumborosilikatglas (Masse-%:46 SiO₂ .); 28 B₂ O₃; 26 Na₂ O) wurden wie in [11] beschrieben hergestellt. Zur Gewinnung von Sr-haltigen Glaskeramik-Verbundproben wurden Pulver von bioaktiven Glaskeramik-Verbundwerkstoffen auf Basis von nanostrukturiertem biogenem Hydroxylapatit (BHA) und Natriumborosilikatglas im Verhältnis 50/50 Gew.-% verwendet und bei einer Temperatur von 1100 °C gesintert (Sinterstart ), dann wurden zerquetscht. Erhaltene Pulver der Verbundstoffe wurden mit Strontiumoxidpulver (1 Gew.-%) vermischt. Die Proben aus BHA/Glas- und BHA/Glas-Sr-Verbundstoffen mit 2,5 g und 11 mm Durchmesser wurden geformt und bei Temperaturen von 780 °C gesintert.

Charakterisierungsmethoden

Die Phasenzusammensetzung und Struktur der erhaltenen Proben wurde durch Röntgenbeugung, IR-Spektroskopie und SEM untersucht.

Röntgenbeugung

Für die Röntgenanalyse wurde das Röntgendiffraktometer DRON-3M verwendet, das mit zusätzlichem Computersystem für Scanning, Röntgenröhre mit Kupferanode und Nickelfilter ausgestattet ist. So wurden Beugungsbilder mit Hilfe von Cu-Kα-Strahlung mit einer mittleren Wellenlänge λ = 1,54178 Ǻ3 erhalten.

IR-Spektroskopie

Darüber hinaus wurden die Materialien durch Infrarot (IR)-Spektroskopie mit einem Spektrophotometer FSM 1202 (TOV Infraspectr, Russland) im Wellenzahlbereich 4000–400 cm ^− 1 . untersucht .

Struktur

Die Struktur der Komposite wurde durch Rasterelektronenmikroskopie (REM) mit einem REM-106I (VAT SELMI, Ukraine) untersucht.

Porosität

Die zusammengesetzten Proben wurden auf die scheinbare Dichte und die gesamte und offene Porosität (Θ _t und Θ _op ). Die Gesamtporosität der Proben (%) wurde mit der folgenden Formel berechnet:

wo ρ _ap ist die scheinbare Dichte, g/cm ³ ;

ρ_pykn ist die pyknometrische Dichte von kompaktem Material, g/cm ³ .

Für BHA ρ _pykn = 3,00 g/cm ³ .

Zur Bestimmung der offenen Porosität wurde eine Probe gewogen und im Vakuum mit Ethylen gesättigt. Die gesättigten Proben wurden in Wasser und in Luft gewogen. Die offene Porosität der Proben (%) wurde nach der Formel berechnet:

wo m ist das Probengewicht in Luft, g;

m ₁ ist das gesättigte Probengewicht in Luft, g;

m ₂ ist das gesättigte Probengewicht in Wasser, g;

ρ _w ist die Dichte von Wasser, g/cm ³ ;

ρ _Flüssigkeit ist die Dichte der Sättigungsflüssigkeit (Ethylen), g/cm ³ .

Die geschlossene Porosität der Proben wurde nach folgender Formel berechnet:

In-vitro-Bioaktivitätstests

Die In-vitro-Untersuchung der Löslichkeit poröser Proben erfolgte in einer isotonischen Kochsalzlösung (0,9 % NaCl) bei einem Fest/Flüssig-Verhältnis von 1:30 nach 2, 5 und 7 Tagen Exposition in einem Thermostat bei 36,5 ± 0,5 °C gefolgt durch Bestimmung des Massenverlusts auf einer Analysenwaage „OHAUS Pioneer PA214C“ (OHAUS Corporation, China) mit einer Genauigkeit von 0,0001 g.

Ergebnisse und Diskussion

Die Ergebnisse der Untersuchung der Phasenzusammensetzung von anfänglichem BHA und hergestellten Verbundstoffen sind in den Fig. 1 und 2 gezeigt. 1, 2, 3 und 4. Es wurde festgestellt, dass HA seine Phasenzusammensetzung in BHA/Glas-Kompositen beibehält.

XRD-Muster für die anfängliche BHA

XRD-Muster von BHA-Glas-Komposit mit der Notation der intensivsten Peaks der Hauptphasen

XRD-Muster für beide Komposite BHA/Glas und BHA/Glas-Sr.

XRD-Muster für beide Verbundwerkstoffe BHA/Glas und BHA/Glas-Sr für Ebenen (211), (112), (300) und (202)

Das anfängliche Pulver-BGA zeigt ein Beugungsbild entsprechend der PDF-Datei 72-1243 (Tabellen JCPDS) (Abb. 1). Das angezeigte Standardbeugungsbild gehört zu Kristallen mit hexagonalem primitivem Kristallgitter mit Perioden von à = 9432 und с = 6881 Å. Die Berechnung der Perioden erfolgt unter Verwendung der Spitzenwerte (002), (211), (300), (222) und (213), die im Bereich von 2θ = 24 ^° . liegen –52 ^° . Dementsprechend beträgt das Volumen der Elementarkristallzelle solcher Kristalle 530.496 Ǻ ³ , der sich unwesentlich von dem in der Standarddatei angegebenen Wert unterscheidet – 530.14 Ǻ ³ .

Auf Kosten des Vorhandenseins einer amorphen Phase in dem BHA/Glas-Verbundstoff tritt ein Prozess des Flüssigphasensinterns auf. Durch aktive Wechselwirkung der Komponenten Glasphase und ВНА kommt es zur Bildung neuer Kristallphasen. Durch die Ergebnisse von XPA wurden grundlegende Kristallphasen von BHA/Glas-Komposit bestimmt (Abb. 2). Es wurde festgestellt, dass die erhaltenen Verbundwerkstoffe heterogenes Material sind. Folgende Phasen werden mit den intensivsten Peaks dargestellt:Ca₁₀ (PO₄ )₆ (OH)₂ , Na₂ Ca₃ Si₃ O₁₀ , Ca₂ SiO₄ , Na₄ SiO₄ , Na₂ BO₂ .

Das Volumen der Kristallzelle hängt von ihrer Perfektion ab, d. h. von der entsprechenden Füllung mit Ionen, die einen Teil von Hydroxyapatit bilden. Strukturelle Merkmale elementarer HA-Zellen werden ausreichend tief untersucht [9, 22, 23]. Unter Verwendung vorhandener Daten können wir sagen, dass eine Ebene (004) in ihrer Zusammensetzung Phosphor-, Sauerstoff- und Kalziumatome enthält, während eine Ebene (211) mit Sauerstoffatomen und (202)– mit Ionen Са_{II . gebildet wird} ²⁺ . Der Hauptanteil an Sauerstoff liegt in der Zusammensetzung der Tetraeder РО₄ ³⁻ . Da die relative Intensität vom atomaren Verlustfaktor abhängt (andere Faktoren sind identisch), eine relative Intensität des Peaks (202)–I ₍₂₀₂₎ /Ich ₍₂₁₁₎ kann indirekt die Veränderungen in der Zahl der freien Stellen in Ionen bezeugen Са ²⁺ oder deren Abwesenheit. Es sollte beachtet werden, dass der atomare Streufaktor für Cu-K _α Strahlung bei sinθ/λ=0.5 für Са ²⁺ Ionen ist gleich 8,1 und für Sr ²⁺ Ionen – 19,6 [24]. Ionenaustausch Са ²⁺ für Sr ²⁺ Ionen erhöhen die Perioden а und с des Kristallgitters in Hydroxyapatit [25]. Wenn die obige Ersetzung also zu einer Formel der festen Lösung Ca_{10−x . führt} Sr _x (PO₄ )₆ (OH)₂ , wobei х = 1, dann überschreitet ein Volumen der Elementarkristallzelle den Wert ~ 540 Ǻ ³ .

Die Einführung von Strontiumoxid in einer Menge von 1 Massen-% in die Zusammensetzung von BHA/Glas ändert die Phasenzusammensetzung von Verbundstoffen nicht wesentlich; Dies ist im Vergleich von Beugungsbildern zu sehen, die sich in einem Diagramm ohne Intensitätsänderung befinden (Abb. 3 und 4).

Es gibt jedoch Unterschiede in der Position der Peakmitten BHA/Glas und BHA/Glas-Sr sowie in der Abnahme der Intensität der Peaks und ihrer Verschiebung zur Seite großer Winkel bei BHA/Glas-Sr (Abb. 4). Wahrscheinlich führt die Einführung von Strontium in BHA/Glas zu einer Verringerung der Anzahl der Kristallphasen im Vergleich zu einem unlegierten Verbundwerkstoff sowie zur Bildung der kristallinen Struktur des Verbundwerkstoffs auf Kosten des Übergangs der Kristallphasen in amorph ( Abb. 3). In Fig. 4 sind Hauptpeaks von ВНА angegeben, die im Winkelbereich 2θ erweitert und mit vertikalen Linien gekennzeichnet sind.

Das Innenvolumen des Kristalls wurde entsprechend der Zusammensetzung von fehlerfreiem Hydroxylapatit Ca₁₀ . berechnet (PO₄ )₆ (OH)₂ , entsprechend PDF-Datei 72-1243 (Tabellen JCPDS). Die durchgeführte Berechnung der Abmessungen von Kristallgittern anhand der Ergebnisse von XPA zeigt die Änderungen in den Perioden а und с , und auch das Gittervolumen (Tabelle 1). Es ist offensichtlich, dass Strontium bei intensiver Wechselwirkung mit Kompositkomponenten eine Verschlechterung der Kristallstruktur verursacht, zu einer Verringerung der Abstände zwischen den Ebenen und dementsprechend zu einer Verringerung des Volumens der BHA-Elementarkristallzelle führt. Die in der Arbeit der Autoren [25] angegebenen Daten weisen auf die Zunahme der Grundparameter des Gitters (Perioden von а und с , Volumen des Kristallgitters) НА im Sol-Gel-Ersatz von Sr in НА. Das von uns untersuchte Material basiert jedoch, wie oben erwähnt, auf biogenem Hydroxyapatit und enthält 50 Masse-% Glasphase. Wahrscheinlich kommt es bei der Wechselwirkung von ВНА mit der Glasphase zur Bildung neuer Kristallphasen (Abb. 2), die theoretisch zur Änderung des Verhältnisses Са/Р führen kann und Einfluss auf die Bildung von Leerstellen Са ^{2 . ausübt +} . Diese Änderungen können zu einer Änderung der Zeiträume а . führen , с , und Volumen des Elementargitters (Tabelle 1). Die zusätzliche Einführung von Strontium in das BHA/Glas-Komposit erhöht den Einfluss auf die Parameter des HA-Elementargitters.

Bekanntlich [26] ist das Hydroxyapatit-Spektrum durch zwei intensive Bandengruppen um 1040 und 570 cm ^− 1 . gekennzeichnet .

Die Analyse der IR-Spektren der Absorption von Kompositen auf der Basis von BHA und Natriumborosilikatglas zeigt, dass für ein solches System eine Überlagerung der Spektren von BHA und Natriumborsilikatglas typisch ist (Abb. 5). Eine vollständige Zuordnung der IR-Frequenzen von Kompositen auf Basis von HA und Natriumborosilikatglas haben wir in der Arbeit [27] beschrieben. Die Einführung von 1% Strontium in eine solche Zusammensetzung führt zu einer signifikanten Erweiterung aller Absorptionsbanden des untersuchten IR-Spektrums und zu einer Formänderung, Frequenzen der Absorptionsbanden im Bereich von ν ~ 1050–700 cm ^− 1 und Bandverschiebung von ν ~ 1045 cm ^− 1 zu einer langwelligen Seite verglichen mit der anfänglichen BHA (Abb. 5). Solche Veränderungen können mit dem Einfluss der Strontiumzugabe in das untersuchte Zusammensetzungssystem in Verbindung gebracht werden. Überlagerungen von Bereichen der Absorptionsbanden, die sich in der untersuchten Zusammensetzung manifestieren, erschweren jedoch die eindeutige Interpretation. Es sollte beachtet werden, dass das Vorhandensein von beigemischten Atomen und anderen Defekten einen wesentlichen Einfluss auf die oszillierenden IR-Spektren hat. In den untersuchten Exemplaren, Anwesenheit von СО₂ aus der Atmosphäre und eine geringe Menge restlicher organischer Reaktionsprodukte (1900–2000 cm ⁻¹ .) ) werden beachtet.

IR-Spektren für beide Komposite BHA/Glas und BHA/Glas-Sr.

Die Untersuchungsergebnisse für die Gesamtporosität und ihre offenen und geschlossenen Anteile sind in Abb. 6 dargestellt. Es wird gezeigt, dass die Gesamtporosität der Verbundwerkstoffe BHА/Glas-Sr die der Verbundwerkstoffe BHA/Glas praktisch um das Zweifache übersteigt und bis zu 61% erreichen kann. . Diese hohe Porosität ermöglicht es dem Komposit, ein strukturelles Analogon des Knochengewebes zu werden, dessen Gesamtporosität im Bereich von 55–70% liegt [7]. Auch hier ist der Anteil an offener Porosität bei mit Strontium dotierten Kompositen höher als bei undotierten Kompositen. Durch die Einführung von Strontium steigt die offene Porosität von 6 auf 10 % (Abb. 6).

Porositätsstruktur der beiden Komposite BHA/Glas und BHA/Glas-Sr.

In unserem Fall wurde Strontium in das hergestellte Kompositmaterial eingebracht, was wahrscheinlich zu einer Änderung der Zusammensetzung der Glasphase mit einer Schwächung der Struktur des Silizium-Sauerstoff-Gerüsts führte. Als Ergebnis der obigen Prozesse verringert es die Viskosität, die der grundlegende Faktor ist, der die Diffusionsprozesse beim Sintern bestimmt [28] und verursacht das Aufschäumen des kristallinen Glasverbunds. Als Ergebnis führt dies wahrscheinlich zu einer Zunahme der Wechselwirkung auf der Oberfläche von /Glas, d. h. der Ionenaustausch zwischen ВНА und Glasphase wird erhöht. Wahrscheinlich führt es zu einem teilweisen Ersatz von Calciumionen durch Strontiumionen in der Struktur von ВНА mit anschließendem Übergang von Calciumionen in die Glasphase mit Bildung neuer Kristallphasen, was zu den nachfolgenden Veränderungen nicht nur im Kristallgitter, sondern in der Struktur des gesamten Verbunds.

Abbildung 7 zeigt die Mikrostruktur der Oberfläche und des Bruchs der untersuchten Verbundwerkstoffe. Aus gegebenen Mikrophotographien können wir sehen, dass die Struktur von BHA/Glas und BHA/Glas-Sr durch eine Matrixstruktur charakterisiert werden kann, die auf Kosten einiger Merkmale des Flüssigphasensinterns von Material gebildet wird. Hier bildet die Natriumborosilikatglasphase ein „Gerüst“, in dem sich Kristallpartikel aus Hydroxylapatit befinden. Dabei umfasst eine Porengröße einen weiten Bereich von 1 bis 600 μ. Die Verfügbarkeit von Poren unterschiedlicher Größe im Material von BHA/Glas und BHA/Glas-Sr ist unserer Meinung nach mit einer unterschiedlichen Art der Porenbildung verbunden:Poren der Größe 100–600 μ werden auf Kosten der intergranularen gebildet Freiräume; Poren mit einer Größe von weniger als 100 μ – auf Kosten des Aufschäumens der Glasmasse beim abschließenden Sintern [10]. Agglomerate in der Verbundstruktur werden aus Partikeln mit einer Größe von> 0,2 μ gebildet. Hier an der Oberfläche sehen wir deutlich Agglomeratformationen von Kristallen mit unterschiedlicher Form und Größe von 1 bis 4 μ im Querschnitt, und die eine Länge von 30 μ für BHA/Glas-Sr erreichen. Dabei wird die Bildung dieser Kristallagglomerate ausschließlich auf der Oberfläche von Verbundproben beobachtet.

Mikrostruktur der beiden Komposite BHA/Glas und BHA/Glas-Sr.

Insgesamt zeigt sich, dass die Mikrostruktur des Probeninneren polyporös ist, d direkter Kontakt mit Medien des menschlichen Organismus.

In-vitro-Untersuchungen nach 2, 5 und 7 Tagen Kochsalzlösung aller untersuchten Komposite ergaben, dass die Löslichkeit von BHA/Glas-Sr-Kompositen höher ist als die von BHA/Glas-Kompositen (Abb. 8). Wie aus Abb. 8 ersichtlich ist, übersteigt die Auflösungsrate von zusammengesetzten Proben von BHA/Glas-Sr in physiologischer Lösung die von BHA/Glas-Verbunden um das 2- bis 4-fache, abhängig von der Zeit, in der sie sich in physiologischer Lösung befinden. Die höchste Auflösungsrate wird für BHA/Glas-Sr-Komposite nach 2 Tagen Aufenthalt in physiologischer Lösung registriert und beträgt 0,19 % Masse/Tag. Die Dynamik der Auflösungsgeschwindigkeit von Verbundwerkstoffen unterscheidet sich für beide Arten von Verbundwerkstoffen.

Auflösungsrate der beiden Komposite BHA/Glas und BHA/Glas-Sr in Kochsalzlösung (2, 5, 7 Tage)

Da der Gehalt an Glasphase in beiden Arten von Kompositen praktisch identisch ist, ist daher auch der Einfluss ihrer Menge auf die Auflösung analog. Daher können die erhaltenen Ergebnisse durch eine deutlich höhere Porosität von BHA/Glas-Sr-Verbundwerkstoffen sowie durch einen größeren Anteil an offener Porosität im Vergleich zu BHA/Glas-Verbundwerkstoffen verursacht werden.

Die erhaltenen Komposite können in der Medizin verwendet werden, um einige defekte Bereiche des Knochengewebes von Patienten zu ersetzen. Die Verfügbarkeit einer breiten Palette von Porengrößen in den erhaltenen Materialien ermöglicht deren Verwendung in verschiedenen Regionen des menschlichen Skeletts.

Schlussfolgerungen

Auf Basis von biogenem Hydroxylapatit und Glasphase werden neue, strontiumdotierte Verbundwerkstoffe gewonnen. XPA zeigte, dass die erhaltenen Verbundwerkstoffe heterogenes Material sind. Der Gehalt an Glasphase und Strontium als legierter Zusatz im Verbundmaterial aus BHA/Glas hat Einfluss auf die Parameteränderung der BHA-Elementarzelle, führt nämlich zur Abnahme des Kristallgitters von Hydroxyapatit. Es wurde auch festgestellt, dass BHA/Glas-Sr-Komposit eine höhere Porosität sowie eine höhere Auflösungsrate in physiologischer Lösung besitzt, was die erhaltenen Komposite zu Perspektiven macht, die in der Medizin zum Ersatz defekter Bereiche des Knochengewebes von Patienten verwendet werden können.