1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Неорганические материалы
  4. T. 58, № 12, 2022

Неорганические материалы, 2022, T. 58, № 12, стр. 1396-1403

Получение порошка гидроксиапатита повышенной текучести

И. А. Бородулина 1, *, Н. В. Булина 1, С. В. Макарова 1

1 Институт химии твердого тела и механохимии СО Российской академии наук
630090 Новосибирск, ул. Кутателадзе, 18, Россия

* E-mail: borodulina@solid.nsc.ru

Поступила в редакцию 04.05.2022
После доработки 14.09.2022
Принята к публикации 19.09.2022

Аннотация

Статья посвящена разработке простого способа получения порошка кристаллического гидроксиапатита кальция с повышенной текучестью, пригодного для плазменного напыления, а также для 3D-печати керамических биорезорбируемых имплантатов. Показано, что частицы размером менее 15 мкм оказывают влияние на текучесть порошка гидроксиапатита. Обнаружено, что, используя методику, включающую процедуры измельчения, обжига и отсева мелкой фракции мокро-сухим способом, можно получить порошок с текучестью 57.1 с/50 г размерного диапазона 40–90 мкм.

Ключевые слова: гидроксиапатит кальция, текучесть, биорезорбируемые материалы

Список литературы

  1. Pokhrel S. Hydroxyapatite: Preparation, Properties and Its Biomedical Applications // Adv. Chem. Eng. Sci. 2018. V. 8. № 4. P. 225–240. https://doi.org/10.4236/aces.2018.84016

  2. Баринов С.М., Комлев В.С. Биокерамика на основе фосфатов кальция. 2-е изд. М.: Наука, 2014. 201 с.

  3. Mucalo M.R. Hydroxyapatite (HAp) for Biomedical Applications. Cambridge: Woodhead, 2015. 404 p.

  4. Папынов Е.К., Шичалин О.О., Буравлев И.Ю., Портнягин А.С., Белов А.А., Майоров В.Ю., Скурихина Ю.Е., Меркулов Е.Б., Главинская В.О., Номеровский А.Д., Голуб А.В., Шапкин Н.П. Реакционный искровой плазменный синтез пористого биокерамического волластонита // Журн. неорган. химии. 2020. Т. 65. № 2. С. 261–270. https://doi.org/10.31857/S0044457X20020130

  5. Крохичева П.А., Гольдберг М.А., Хайрутдинова Д.Р., Антонова О.С., Ахмедова С.А., Кирсанова В.А., Свиридова И.К., Сергеева Н.С., Леонов А.В., Баикин А.С., Смирнов И.В., Баринов С.М., Комлев В.С. Костные цементы на основе струвита: влияние введения ванкомицина, оценка биосовместимости и остеокондуктивных потенций in vivo // Журн. неорган. химии. 2021. Т. 66. № 8. С. 964–976. https://doi.org/10.31857/S0044457X21080110

  6. Трубицын М.А., Хунг Хоанг Вьет, Фурда Л.В., Тхам Хонг Нгуен Тхи. Исследование влияния мольных отношений в кристаллохимической структуре биомиметического наноструктурного гидроксиапатита на характеристики синтезированного продукта // Журн. неорган. химии. 2021. Т. 66. № 5. С. 601–609. https://doi.org/10.31857/S0044457X21050214

  7. Tomsia A.P., Launey M.E., Lee J. S., Mankani M.H., Wegst U.G.K., Saiz E. Nanotechnology Approaches for Better Dental Implants // Int. J. Oral Maxillofac. Implants. 2011. V. 26. Suppl. P. 25–49.

  8. Christenson E.M., Anseth K.S., van der Beucken J.J.J.P., Chan C.K., Ercan B., Jansen J.A., Laurenin C.T., Li W.J., Murugan R., Nair L.S., Ramakrishna S., Tuan R.S., Webster T.J., Mikos A.G. Nanobiomaterial Applications in Orthopedics // J. Orthop. Res. 2007. V. 25. № 1. P. 11–22. https://doi.org/10.1002/jor.20305

  9. Fini M., Giavaresi G., Torricelli P., Borsari V., Giardino R., Nicolini A., Carpi A. Osteoporosis and Biomaterial Osteointegration // Biomed. Pharmacother. 2004. V. 58. № 9. P. 487–493. https://doi.org/10.1016/j.biopha.2004.08.016

  10. Franchi M., Fini M., Martini D., Orsini E., Leonardi L., Ruggeri A., Giavaresi G., Ottani V. Biological Fixation of Endosseous Implants // Micron. 2005. V. 36. № 7–8. P. 665–671. https://doi.org/10.1016/j.micron.2005.05.010

  11. Campoccia D., Montanaro L., Arciola C.R. The Significance of Infection Related to Orthopedic Devices and Issues of Antibiotic Resistance // Biomaterials. 2006. V. 27. № 11. P. 2331–2339. https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2005.11.044

  12. Navarro M., Michiardi A., Castano O., Planell J.A. Biomaterials in Orthopaedics // J. R. Soc. Interface. 2008. V. 5. № 27. P. 1137–1158. https://doi.org/10.1098/rsif.2008.0151

  13. Dorozhkin S.V. Calcium Orthophosphate Deposits: Preparation, Properties and Biomedical Applications // Mater. Sci. Eng., C. 2015. V. 55. P. 272–326. https://doi.org/10.1016/j.msec.2015.05.033

  14. Булина Н.В., Титков А.И., Исаев Д.Д., Макарова С.В., Баев С.Г., Воробьев А.М., Бессмельцев В.П., Ляхов Н.З. Селективное лазерное плавление Zn–Si-замещeнного гидроксиапатита // Изв. АН. Сер. хим. 2021. № 9. С. 1682–1689.

  15. Cheang P., Khor K.A. Thermal Spraying of Hydroxyapatite (HA) Coatings: Effects of Powder Feedstock // J. Mater. Process. Technol. 1995. V. 48. № 1–4. P. 429–436. https://doi.org/10.1016/0924-0136(94)01679-U

  16. Dorozhkin S.V. Bioceramics of Calcium Orthophosphates // Biomaterials. 2010. V. 31. № 7. P. 1465–1485. https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2009.11.050

  17. Tong W., Chen J., Li X., Cao Y., Yang Z., Feng J., Zhang X. Effect of Particle Size on Molten States of Starting Powder and Degradation of the Relevant Plasma-Sprayed Hydroxyapatite Coatings // Biomaterials. 1996. V. 17. № 15. P. 1507–1513. https://doi.org/10.1016/0142-9612(96)89775-4

  18. Chen Z., Sun X., Shang Y., Xiong K., Xu Z., Guo R., Cai S., Zheng C. Dense Ceramics with Complex Shape Fabricated by 3D Printing: A Review // J. Adv. Ceram. 2021. V. 10. № 2. P. 195–218. https://doi.org/10.1007/s40145-020-0444z

  19. Grossin D., Montόn A., Navarrete-Segado P., Özmen E., Urruth G., Maury F., Maury D., Frances C., Tourbin M., Lenormand P., Bertrand G. A Review of Additive Manufacturing of Ceramics by Powder Bed Selective Laser Processing (Sintering/Melting): Calcium Phosphate, Silicon Carbide, Zirconia, Alumina, and Their Composites // Open Ceram. 2021. V. 5. P. 100073. https://doi.org/10.1016/j.oceram.2021.100073

  20. Kamboj N., Ressler A., Hussainova I. Bioactive Ceramic Scaffolds for Bone Tissue Engineering by Powder Bed Selective Laser Processing: A Review // Materials. 2021. V. 14. № 18. P. 5338. https://doi.org/10.3390/ma14185338

  21. Navarrete-Segado P., Frances C., Grossin D., Tourbin M. Tailoring Hydroxyapatite Microspheres by Spray-Drying for Powder Bed Fusion Feedstock // Powder Technol. 2022. V. 398. P. 117116. https://doi.org/10.1016/j.powtec.2022.117116

  22. Урьев Н.Б. Высококонцентрированные дисперсные системы. М.: Химия, 1980. 320 с.

  23. Князев А.Е., Востриков А.В. Рассев порошков в аддитивном и гранульном производствах (обзор) // Тр. ВИАМ. 2020. № 11 (93). С. 11–20.

  24. Борисов Ю.С., Борисова А.Л., Туник А.Ю., Карпец М.В., Бобрик В.Г., Войнарович С.Г., Кузьмич-Янчук Е.К. Структура и свойства порошков для получения биокерамических покрытий способом плазменного напыления // Автоматическая сварка. 2007. № 4. С. 12–16.

  25. Sadat-Shojai M., Khorasani M.T., Dinpanah-Khoshdargi E., Jamshidi A. Synthesis Methods for Nanosized Hydroxyapatite with Diverse Structures // Acta Biomater. 2013. V. 9. № 8. P. 7591–7621. https://doi.org/10.1016/j.actbio.2013.04.012

  26. Каракатенко Е.Ю., Хайруллин А.И., Иванов П.И., Королева М.Ю. Получение наноструктур гидроксиапатита, обладающих высокой удельной поверхностью // Успехи в химии и химической технологии. 2017. Т. 31. № 13. С. 34–36.

  27. Рычков В.Н., Машковцев М.А., Алешин Д.К. и др. Способ получения гранулированных частиц гидроксиапатита: Патент РФ № 2717275 С2. опубл. 19.03.20.

  28. Дубок В.А., Ульянчич Н.В., Крючков Ю.Н. Способ получения порошка гидроксиапатита для плазменного напыления: Патент UA 19491A. опубл. 25.12.1997.

  29. Kweh S.W.K., Khor K.A., Cheang P. The Production and Characterization of Hydroxyapatite (HA) Powders // J. Mater. Process. Technol. 1999. V. 89–90. P. 373–377. https://doi.org/10.1016/S0924-0136(99)00061-8

  30. Bastan F.E., Rehman M.A.U., Ustel F. Thermo-Physical Insights into a Series of Strontium Substituted Hydroxyapatite // Mater. Chem. Phys. 2021. V. 258. P. 123910. https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2020.123910

  31. Chaikina M.V., Bulina N.V., Vinokurova O.V., Prosanov I.Yu. Dudina D.V. Interaction of Calcium Phosphates with Calcium Oxide or Calcium Hydroxide during the “Soft” Mecha-Nochemical Synthesis of Hydroxyapatite // Ceram. Int. 2019. V. 45. № 14. P. 16927–16933. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2019.05.239

  32. Bulina N., Makarova S., Baev S., Matvienko A., Gerasimov K., Logutenko O., Bystrov V. A Study of Thermal Stability of Hydroxyapatite // Minerals. 2021. V. 11. № 12. P. 1310. https://doi.org/10.3390/min11121310

  33. Champion E. Sintering of Calcium Phosphate Bioceramics // Acta Biomater. 2013. V. 9. № 4. P. 5855–5875. https://doi.org/10.1016/j.actbio.2012.11.029

  34. ГОСТ Р ИСО 13175-3-2015. Имплантаты для хирургии. Фосфаты кальция. Ч. 3. Костные заменители на основе гидроксиапатита и бета-трикальций фосфата.

  35. Muralithran G., Ramesh S. The Effects of Sintering Temperature on the Properties of Hydroxyapatite // Ceram. Int. 2000. V. 26. № 2. P. 221–230. https://doi.org/10.1016/S0272-8842(99)00046-2

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Неорганические материалы

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал