Фосфаты магния могут заменить фосфаты кальция в имплантатах
07.09.2023
Сотрудники кафедры химической технологии и новых материалов и кафедры неорганической химии химического факультета МГУ совместно с коллегами с кафедры междисциплинарного материаловедения Факультета наук о материалах МГУ и Лаборатории арктической минералогии и материаловедения Кольского научного центра РАН исследовали новые керамические материалы на основе двойных фосфатов магния-натрия. Благодаря высокой скорости биорезорбции, близким к физиологическим значениям рН и плотности более 80% полученные материалы могут быть успешно использованы для лечения костной ткани. Работа поддержана грантом РНФ (№ 22-19-00219) и опубликована в журнале Ceramics International.
Имплантаты на основе керамических материалов активно применяют для лечения дефектов костной ткани. Основа традиционных керамических имплантатов – фосфаты кальция, из которых преимущественно состоит костная ткань. Они очень медленно растворяются в среде организма. Это позволяет быстро и успешно закрыть рану, но мешает дальнейшей регенерации кости, поскольку остатки материала долго сохраняются внутри новообразованной костной ткани.
«Для улучшения свойств имплантатов могут быть использованы биоматериалы на основе других металлов,– объяснил первый автор работы, аспирант факультета наук о материалах МГУ Илья Преображенский. –Перспективным может быть использование, например, фосфатов магния. Сейчас эта тема мало изучена, магний в основном исследуют в качестве компонента металлических имплантатов и цементов, а не в составе биокерамики».
Интерес к использованию фосфатов магния связан с важнейшими биологическими функциями этого металла. Магний очень похож на кальций, поэтому может стать его естественной заменой в минералах костной ткани. Присутствие ионов магния в минералах и жидкостях организма может стимулировать процессы образования и кристаллизации костной ткани. К тому же, фосфаты магния в биологической среде растворяются быстрее фосфатов кальция, что обеспечит дальнейшее их замещение натуральной костной тканью.
«Мы первыми исследовали процессы спекания данных керамических материалов, изменения фазового состава и микроструктуры, – рассказал Илья Преображенский. –Также провели биологические испытания на клетках: исследовали кинетику разрушения материала. Однако, для дальнейшего применения необходимо оценить поведение материала в среде организма, то есть провести эксперименты с использованием лабораторных животных».
В будущем авторы исследуют возможность получения материалов в двойной системе фосфатов магния и магния-натрия для регулирования степени растворения керамики. Также запланировано получение композиционных материалов на основе гидрогелей, наполненных фосфатами магния, и создание имплантата со сложной архитектурой с использованием 3D-печати.
Источник: Пресс-служба химического факультета МГУ.