Изучение синтеза наночастиц в системах на основе диоксида циркония и фосфатов кальция; выявление закономерностей формирования микроструктуры и механических свойств при спекании керамики из нанопорошков в этих системах; разработка композиционных материалов медицинского назначения на основе биополимеров и фосфатов кальция

Объектами исследования являлись композиционные материалы в системе биополимер-фосфаты кальция и керамические материалы на основе фосфатов кальция, диоксида циркония, оксида алюминия, предназначенные для использования в медицине. Проведены исследования, направленные на разработку композиционных материалов для изготовления новых типов персонализированных биомедицинских изделий. Условия получения разработанных материалов и свойства компонентов учитывали необходимые характеристики и этапы технологии гелевой трехмерной печати конечных изделий. Изготовлены прототипы трехмерных конструкций на основе альгината натрия, пектина, карбоксиметилцеллюлозы с кальцийфосфатным наполнителем различного фазового состава, изучены особенности формирования микроструктуры таких композиционных материалов в зависимости от соотношения биополимеров и неорганического наполнителя. С целью увеличения рентгеноконтрастности остеопластических материалов было проведено исследование внедрения рентгено-контрастного агента в структуру трикальцийфостфата. В этом случае были использованы барий-содержащие соли, которые были введены в материал на этапах различных методов синтеза. Изучено влияние введения бария на фазовый и химический состав материалов, изучены термическое поведение и микроструктура керамики. Проведены биологические исследования in vitro с целью оценки биосовместимости полученных барий-содержащих фосфатов кальция. Для изготовления медицинских изделий методом 3D-печати были разработаны новые составы корундовой керамики с основой 20% ZrO2 80% Al2O3 и рядом спекающих добавок, которые в свою очередь, имели дополнительную цель – повысить точность печати. В качестве добавок использовали оксиды марганца и хрома в количестве до 5 масс. %, интенсифицирующие процесс спекания за счет образования дефектов в кристаллической структуре ввиду меньшего ионного радиуса атома, а также силикат натрия до 5 масс. %, интенсифицирующей процесс спекания за счет образования эвтектики с низкой температурой плавления. На основе полученных керамических порошков были изготовлены суспензии, проведена 3D-печать модельных образцов с последующим пиролизом органического связующего и обжигом для получения конечного изделия. Представлены результаты влияния спекающих добавок на микроструктуру, фазовый состав, механическую прочность и спекание 3D-моделей корундовых материалов.