ВЛИЯНИЕ ГЕЛЕОБРАЗУЮЩИХ ДОБАВОК НА ПОВЕДЕНИЕ БИОАКТИВНЫХ КОМПОЗИТОВ TiO2–P2O5/ZnO В МОДЕЛЬНОМ РАСТВОРЕ

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Получены биоактивные композиты TiO2–P2O5/ZnO, представляющие собой модифицированные гранулы из оксида цинка (во внутренней части) на основе катионита Токем 250, покрытые титанатно-фосфатным гелем на основе системы TiO2–P2O5 с последующим погружением в раствор поливинилового спирта (ПВС) или гидролизованного жидкого стекла (силиката натрия). Установлен режим термообработки материала: ступенчатый отжиг по 30 мин (150, 250, 350°C), 6 ч (600°C), 1 ч (800°C). Способность образовывать кальций-фосфатный слой на поверхности за счет наличия активных поверхностных центров Ti4+ подтверждена трилонометрическим титрованием для определения суммарной концентрации ионов кальция и магния в SBF-растворе. После погружения в SBF-раствор микрорентгеноспектральным анализом на поверхности композитов фиксируются кальций, цинк, кислород, титан, фосфор, что соответствует физиологическому составу, характерному для костной ткани. Для придания формы биоматериала в качестве гелеобразующих добавок вводили ПВС и жидкое стекло. Введение гелеобразующих добавок благоприятно влияет на биосвойства композитов, но стабилизация суммарной концентрации ионов Ca2+ и Mg2+ у образцов с гелеобразующей добавкой ПВС происходит быстрее, чем с жидким стеклом. Полученные образцы могут быть рекомендованы для дальнейших исследований.

Об авторах

Е. С Лютова

Национальный исследовательский Томский государственный университет

Email: lyutova.tsu@mail.ru
Томск, Российская Федерация

Ф. И Шарипова

Национальный исследовательский Томский государственный университет

Томск, Российская Федерация

Ю. С Груздева

Национальный исследовательский Томский государственный университет

Томск, Российская Федерация

Д. К Иванова

Национальный исследовательский Томский государственный университет

Томск, Российская Федерация

Л. П Борило

Национальный исследовательский Томский государственный университет

Томск, Российская Федерация

Список литературы

  1. Hellwinkel J.E., Working Z.M., Certain L., García A.J., Wenke J.C., Bahney C.S. The intersection of fracture healing and infection: orthopaedics research society workshop // J. Orthop. Res. 2022. V. 40. Р. 541–552. https://doi.org/10.1002/jor.25261
  2. El-Ghannam A. Bone reconstruction: from bioceramics to tissue engineering // Expert Rev. Med Devices. 2005. Р. 87–101. https://doi.org/10.1586/17434440.2.1.87
  3. Kohli N., Ho S., Brown S.J., Sawadkar P., Sharma V., Snow M., García-Gareta E. Bone remodelling in vitro: where are we headed: a review on the current understanding of physiological bone remodelling and inflammation and the strategies for testing biomaterials in vitro // Bone. 2018. V. 110. Р. 38–46. https://doi.org/10.1016/j.bone.2018.01.015
  4. Xue N., Ding X., Huang R., Jiang R., Huang H., Pan X., Min W., Chen J., Duan J.A., Liu P., Wang Y. Bone tissue engineering in the treatment of bone defects // Pharmaceuticals. 2022. V. 15. № 7. Р. 879. https://doi.org/10.3390/ph15070879
  5. Gkomoza P., Vardavoulias M., Pantelis D., Sarafoglou C. Comparative study of structure and properties of the thermal spray coatings using conventional and nanostructured hydroxyapatite powder, for applications in medical implants // Surf. Coat. Technol. 2019. V. 357 (16). https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2018.10.044
  6. Bigham A., Foroughi F., Rezvani G.E., Rafienia M., Neisiany R.E., Ramakrishna S. The journey of multifunctional bone scaffolds fabricated from traditional toward modern techniques // Bio-Design and Manufacturing. 2020. V. 3. Р. 281–306. https://doi.org/10.1007/s42242-020-00094-4
  7. Zhuang X.-M., Zhou B. Exosome secreted by human gingival fibroblasts in radiations therapy inhibits osteogenic differentiation of bone mesenchymal stem cells by transferring miR-23a // Biomed. Pharmacother. 2020. Р. 110672. https://doi.org/10.1016/j.biopha.2020.110672
  8. Hench L.L. Bioceramics: from concept to clinic // J. Am. Ceram. Soc. 1991. V. 7. Р. 1487–1510. https://doi.org/10.1111/j.1151-2916.1991.tb07132.x
  9. Hou X., Zhang L., Zhou Z., Luo X., Wang T., Zhao X., Lu B., Chen F., Zheng L. Calcium phosphate-based biomaterials for bone repair // J. Funct. Biomater. 2022. V. 13. Р. 187. https://doi.org/10.3390/jfb13040187
  10. Lyutova E.S., Tkachuk V.A., Selyunina L.A., Fedorishin D.A., Chen Y.-W. Facile synthesis of TiO2–SiO2–P2O5/CaO/ZnO with a core-shell structure for bone implantation // ACS Omega. 2022. V. 7(50). P. 46564–46572. https://doi.org/10.1021/acsomega.2c05398
  11. Kim T., See C.W., Li X., Zhu D. Orthopedic implants and devices for bone fractures and dеfects: past, present and perspective // Eng. Regen. 2020. V. 1. Р. 6–18. https://doi.org/10.1016/j.engreg.2020.05.003
  12. Ткачук В.А., Лютова Е.С., Борило Л.П., Бузаев А.А. Получение композитов TiO2–SiO2–P2O5/ZnO, исследование их свойств и возможностей применения в качестве биоматериала // Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2024. Т. 67. № 5. С. 70–76. https://doi.org/10.6060/ivkkt.20246705.6953
  13. Kaya S., Cresswell M., Boccaccini A.R. Mesoporous silica-based bioactive glasses for antibiotic-free antibacterial applications // Mater. Sci. Eng. 2018. Р. 99–107. https://doi.org/10.1016/j.msec.2017.11.003
  14. Jeong J., Kim J.H., Shim J.H., Hwang N.S., Heo C.Y. Bioactive calcium phosphate materials and applications in bone regeneration // Biomater. Res. 2019. V. 23 (4). https://doi.org/10.1186/s40824-018-0149-3
  15. Wiesmann N., Tremel W., Brieger J. Zinc oxide nanoparticles for therapeutic purposes in cancer medicine // J. Mater. Chem. B. 2020. V. 8. Р. 4973‒4989. https://doi.org/10.1039/D0TB00739K
  16. Valiev R., Sabirov I., Zemtsova E., Parfenov E., Dluhos L., Lowe T. Nanostructured commercially pure titanium for development of miniaturized biomedical implants // Titanium in Medical and Dental Applications. Woodhead Publ., 2018. Р. 393–417. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-812456-7.00018-4
  17. Miyazaki T., Imanaka S., Akaike J. Relationship between valence of titania and apatite mineralization behavior in simulated body environment // J. Am. Ceram. Soc. 2021. V. 104. Р. 3545–3553. https://doi.org/10.1111/jace.17725
  18. Kozik V.V., Borilo L.P., Lyutova E.S., Brichkov A.S., Chen Y.-W., Izosimova E.A. Preparation of CaO@TiO2–SiO2 biomaterial with a sol-gel method for bone implantation // ACS Omega. 2020. V. 5. P. 27221–27226. https://doi.org/10.1021/acsomega.0c03335
  19. Brady J., Dürig T., Lee P.I., Li J.-X. Polymer properties and characterization // Develop. Solid. Oral. Dosage. Forms. 2017. V. 7. P. 181–223. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-802447-8.00007-8
  20. Turnbull G., Clarke J., Picard F., Riches P., Jia L., Han F. 3D Bioactive composite scaffolds for bone tissue engineering // Bioactive Mater. 2018. V. 3. Р. 278–314. https://doi.org/10.1016/j.bioactmat.2017.10.001
  21. Kokubo T. Bioactive glass ceramics: properties and applications // Biomaterials. 1991. V. 12. P. 155–163. https://doi.org/10.1016/0142-9612(91)90194-F
  22. Ekimova I., Minakova T., Ogneva T. Physicochemistry of alkaline-earth metals oxides surface // AIP Conf. Proc. 2016. Р. 060014-1‒060014-5. https://doi.org/10.1063/1.4937869
  23. Борило Л.П., Козик В.В., Лютова Е.С., Жаркова В.В., Бричков А.С. Получение и свойства сферических биоматериалов для системы TiO2–SiO2/СаO с использованием золь–гель-метода // Стекло и керамика. 2019. Т. 76. № 7–8. С. 42–49. https://doi.org/10.1007/s10717-019-00191-6
  24. Туан Т.А., Гусева Е.В., Нгуен А.Т., Ань Х.Т., Выонг Б.С., Фук Л.Х., Хиен Н.К., Хоа Б.Т., Лонг Н.В. Стандартный метод золь-гель синтеза биоактивного стекла 70S30C с использованием гидротермальной системы // Конденсированные среды и межфазные границы. 2021. Т 23. № 4. С. 585–593. https://doi.org/10.17308/kcmf.2021.23/3678

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2025

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).