3
Spis treści:
WSTĘP ...5 I. PRZEGLĄD LITERATURY ...8 1. Biomateriały ceramiczne ... 8 1.1. Zarys historyczny ... 81.2. Biomateriały w ortopedii – podział, zalety i wady ... 9
1.2.1. I generacja biomateriałów... 9
1.2.2. II generacja biomateriałów ...14
1.2.3. III generacja biomateriałów ...16
2. Bioceramika oparta na fosforanach wapnia (bioceramika CaPs) ...19
2.1. Właściwości bioceramiki HAp, TCP i BCP ...19
2.2. Substytucja kostna ...23
2.3. Ocena bioaktywności in vitro...25
2.4. Mechanizmy bioaktywności i biodegradacji bioceramiki CaPs ...26
3. Cementy kostne ...32
3.1. Wymagania stawiane cementom kostnym ...32
3.2. Cementy na bazie polimetakrylanu metylu (PMMA) ...34
3.3. Cementy fosforanowo-wapniowe (CPCs) ...34
3.4. Mechanizm wiązania i właściwości cementów CPCs ...35
3.5. Zastosowania cementów kostnych w medycynie ...43
4. Cementy oparte na fosforanach magnezu MPCs (Magnesium Phosphate Cements) ...49
4.1. Mechanizm wiązania i charakterystyka cementów MPCs ...49
4.2. Właściwości biologiczne cementów MPC ...51
4.3. Ceramiczne materiały kompozytowe z udziałem MPCs ...52
II. CEL I ZAKRES PRACY ... 54
III. CZĘŚĆ DOŚWIADCZALNA ... 56
5. Metody pomiarowe ...56
5.1. Powierzchnia właściwa proszków - metoda BET ...56
5.2. Czasy wiązania past cementowych ...57
5.3. Właściwości reologiczne past cementowych ...58
5.4. Efekty termiczne reakcji wiązania cementów ...58
5.5. Rentgenograficzna analiza ilościowa i jakościowa (XRD) ...58
4
5.7. Porozymetria rtęciowa ...59
5.8. Wytrzymałość mechaniczna ...60
5.9. Mikroskopia skaningowa (SEM) i analiza chemiczna w mikroobszarach (EDS) ...61
5.10. Stabilność chemiczna i degradacja in vitro ...62
5.11. Sterylizacja radiacyjna ...62
5.12. Badania komórkowe ...63
6. Wyniki i ich omówienie ...65
6.1. Charakterystyka surowców wyjściowych ...65
6.2. Zaprojektowanie składów i wytworzenie kompozytowych cementów kostnych ...68
6.3. Charakterystka kompozytowych cementów kostnych ...71
6.3.1. Stosunek L/P (płynu do proszku) i czasy wiązania kompozytów cementowych ....71
6.3.2. Właściwości reologiczne past kompozytowych ...73
6.3.3. Pomiary kalorymetryczne ...77
6.3.4. Badania składu fazowego i mikrostruktury materiałów opartych na HAp, MPC i pirofosforanie sodu ...84
6.3.5. Badania składu fazowego i mikrostruktury materiałów opartych na HAp, MPC i CSH ...95
6.3.6. Właściwości mechaniczne (wytrzymałość na ściskanie) ...106
6.3.7. Ocena stabilności chemicznej i podatności na degradację opracowanych cementów kompozytowych ...108
6.3.8. Ocena bioaktywności in vitro opracowanych cementów kompozytowych ...114
6.3.9. Sterylizacja radiacyjna i ewaluacja stabilności chemicznej ...121
6.3.10. Badania komórkowe ...124
7. Podsumowanie ...129
8. Wnioski ...131
