Фотоспектрометричне дослідження структури поверхневого шару матеріалів АСЗ-5 та FAR 5 після витримки in vivo

Анотація

Механізм скріплення кісткової тканини з матеріалом аналогічний механізму природного ремоделювання кістки. Після імплантації біоактивних матеріалів жива кістка формує міцний фізико-хімічний зв’язок з імплантатом, який повинен характеризуватися значною стабільністю проти хімічного і біологічного руйнування під дією рідкого середовища людського організму, оскільки призначений для постійного знаходження усередині людського тіла.

Мета дослідження: на основі експериментальних і теоретичних досліджень електронної будови апатитів природного походження встановити механізм взаємодії АСЗ-3 та FAR 5 з органічним матриксом нативної кістки і зародкоутворення апатиту in vivo.

Матеріали та методи. Хімічний склад поверхневих шарів та їх структуру визначали кількісним методом електроного зондового мікроаналізу на скануючому електроному мікроскопі РЭМ Tescan Mira 3LMU з використанням енергодисперсійного спектрометру Oxford X-max 80mm.

Результати досліджень та їх обговорення. Результати дослідження поперечного перерізу склокристалічного матеріалу FAR 5, який було імплантовано в кісткову тканину, дозволили встановити таке: після 14 та 28 витримки in vivo в умовах статичних та динамічних навантажень імплантат щільно прилягає до кісткової тканини, що свідчить про цілісність формування зв’язку імплантат – кісткова тканина. Структура імплантату після динамічних навантажень не втрачає міцності: не містить тріщин і зломів та наявності дебрису. Це вказує на відповідність пружних та механічних властивостей до таких як у кісткової тканини.

При поперечному перерізі зразку АСЗ-5, який імплантовано у кісткову тканину, через 14 діб in vivo cпостерігається його міцна фіксація у зоні контакту. Після 28 діб in vivo зразок АСЗ-5 характеризується незначними зламами поверхні, що свідчить про його крихкість. Це може обумовити складність вилучення імплантату при повторних операціях. Однак завдяки тому, що даний зразок характеризується здатністю до прискореного формування апатитоподібного шару впродовж одного місяця, процес мінералізації даного імплантату дозволить забезпечити його міцність впродовж експлуатації.

Висновки. Встановлено, що природні апатити характеризуються наявністю великої кількості дефектів у їх структурі. Мінералізація нанодисперсних кристалів кістки у відсутності умов формування апатиту з перебігом тривалого часу супроводжується деградацією кісткового мінералу.

Встановлені умови осадження кристалічних фаз АМФ та ОГА як прекурсорів для формування апатитового шару ГАП на поверхні імплантату in vivo, що є запорукою успішної адаптації імплантату в середовищі організму.

Ключові слова: кісткова тканина, біоскло, природні апатити.