Создание новых костных цементов на основе фосфатов и сульфатов кальция с селективной резорбируемостью для инженерии костной ткани: влияние физиологически важных катионных замещений на формирование микроструктуры и свойств

В задачи этапа 2016 г. входило исследование условий формирования пористых цементных материалов в системах дикальцийфосфат (ДКФ) - сульфат кальция (СК) и трикальцийфосфат (ТКФ) - СК; изучение влияния порообразующих добавок, содержащих карбонат-группы, на процессы схватывания, микроструктуру (пористость), фазовый состав и механические свойства цементных материалов; исследование селективного растворения фаз в условиях, моделирующих жидкости организма. Предполагалось также изучить кинетику и механизмы растворения разрабатываемых материалов. Все перечисленные исследования выполнены. В результате проведенных исследований установлено, что формирование микроструктуры, фазового состава и свойств цементов существенно зависит от вида исходного фосфата, их соотношения с СК, состава и количества затворяющей жидкости. Например, в системе с ДКФ двухводным кристаллизуется монетит, тогда как в системе с ТКФ - фосфат кальция СаР₂О₆. Пористость цементов изменяется в пределах от 10 до 31% и может быть бимодальной (поры субмикронные и размером до 500 мкм). Введение в систему порообразующих добавок карбонатов натрия и калия позволяет регулировать не только пористость (увеличение до 63%) и размер пор (от нескольких до сотен микрометров), но и фазовый состав цементного камня. Доказана селективность растворения цементов, и выявлены закономерности изменения концентрации СК и соотношения Са/Р в фосфатах с продолжительностью выдержки в физиологическом растворе (до 180 суток).