Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 
Рис.1. Кадр из фильма «Голова профессора Доуэля».
Рис.2. Современные разработки в области биоматериалов и подходы к их созданию.
Рис.3. Микрофотография нанокристаллического карбонатгидроксиапатита.
Рис.4. Микрофотография керамической гранулы из нанокристаллического карбонатгидроксиапатита («мини имплантат»).

Биоматериалы для имплантологии

Ключевые слова:  биоимплантат, биокерамика, Интернет-олимпиада, периодика, творчество

Автор(ы): Е.Климашина

Опубликовал(а):  Шушарина Анастасия Леонидовна

27 октября 2010

Использование материалов для замены и восстановления костной ткани началось уже более 2000 лет назад, а исследования в этой области ведутся и по сей день. Основная черта нового тысячелетия - все возрастающий интерес к увеличению качества и продолжительности человеческой жизни. Так XX век ознаменован резким скачком в области биоматериалов для замены и восстановления костной ткани, который связан с использованием гидроксиапатита (ГАП) как костного имплантата. Инновационное применение, специально спроектированных, керамических материалов для лечения больных или поврежденных частей тела открывает дорогу к увеличению периода активной жизни человека. Такую область современного материаловедения именуют биокерамикой. Она охватывает материалы для эндопротезов в травматологии и ортопедии, пломбировочные материалы в стоматологии, имплантаты в челюстно-лицевой хирургии, медико-косметические средства.

Все мы с детства знакомы с персонажами из сказочной повести А. М. Волкова «Волшебник Изумрудного города», в которой Страшила мечтал о мозгах, а Железный Дровосек - о сердце. Были и другие персонажи, которые бы захотели получить своё тело обратно, например Робокоп и профессор Доуэль (рис. 1). Им могли бы помочь современные разработки в области биоматериалов (рис.2).

Биоматериалы – это материалы, призванные заменить поврежденные участки организма, их отдельные органы и ткани (рис. 2). Например, перелом или травма кости ведет к необходимости замены поврежденной области искусственным имплантатом.

Со времени первых попыток использования фосфатов кальция в медицине концепция применения биоматериалов претерпела серьезные изменения. На первый план вышел так называемый регенерационный подход, в рамках которого акцент делается на замещение биоматериала нативной (собственной) растущей костью, материалу отводят роль (активного) источника необходимых для построения костной ткани элементов. Ожидается, что «идеальный имплантат» должен постепенно растворяться в среде организма, выполняя при этом свои опорные функции, а на его месте должна образовываться новая костная ткань. Очевидно, что резорбтивная функция (растворение) биоматериала имеет крайне важное значение для успешной интеграции (внедрения) материала в организм. Скорость регенерации кости зависит от нескольких факторов, таких как пористость, состав, растворимость и присутствие некоторых химических элементов, которые выходят в ходе резорбции (растворения) керамического материала, облегчая регенерацию кости, проводимую специальными клетками, остеобластами. По сравнению с активно-используемым в медицинской практике гидроксиапатитом кальция Ca10(PO4)6(OH)2 (ГАП), перспективным считается материал на основе наноразмерного карбонатсодержащего гидроксиапатита Ca10-xNax(PO4)6-x(СO3)x(OH)2 (КГАП). Он имеет ряд преимуществ: более точно воспроизводит состав костной ткани по сравнению с ГАП и обладает повышенной биорезорбцией и остеоиндукцией. Это означает, что имплантат из нано-КГА (рис. 3,4), постепенно растворяясь, будет замещаться вновь образованной, естественной костью, которая полностью заменит имплантат.

С развитием биоинженерных технологий станет возможным создание костной ткани естественным биологическим путем с использованием стволовых клеток. Например, можно будет создать зубные зачатки, которые будут естественно прорастать после имплантации. Однако по прогнозам, в ближайшие десятилетия, реально доступными будут только биоматериалы искусственного (синтетического) происхождения.

Список использованной литературы:

  1. E. S. Kovaleva, M. P. Shabanov, V. I. Putlayev, Ya.Yu. Filippov, Yu. D. Tretyakov, V. K. Ivanov. Carbonated hydroxyapatite nanopowders for preparation of bioresorbable materials. Mat.-wiss. u. Werkstofftech, 2008, v.39, No. 11, p.822-829.
  2. S.I. Stupp et al., MRS Bulletin, 2005, No. 30, p. 864.


В статье использованы материалы: Интернет-олимпиада


Средний балл: 9.2 (голосов 4)

 



Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

"Титановые" нанощупальца
"Титановые" нанощупальца

На XXI Менделеевском съезде награждены выдающиеся ученые-химики
11 сентября 2019 года в Санкт-Петербурге на XXI Менделеевском съезде по общей и прикладной химии объявлены победители премии выдающимся российским ученым в области химии. Премия учреждена Российским химическим обществом им. Д.И.Менделеева совместно с компанией Elsevier с целью продвижения и популяризации науки, поощрения выдающихся ученых в области химии и наук о материалах.

Россия подала в ЮНЕСКО заявку на учреждение премии имени Менделеева для молодых ученых
Россия подала в ЮНЕСКО заявку на учреждение премии имени Менделеева для молодых ученых. Об этом премьер-министр РФ Дмитрий Медведев сообщил, открывая встречу с нобелевскими лауреатами, руководителями химических обществ, представителями международных и российских научных организаций.

Перст-дайджест
В новом выпуске бюллетеня «ПерсТ»: Синтез “перламутровых” нанокомпозитов с помощью бактерий. Оптомагнитный нейрон.Устойчивость азотных нанотрубок. Электронные характеристики допированных фуллереновых димеров.

Люди, создающие новые материалы: от поколения X до поколения Z
Е.В.Сидорова
Самые диковинные экспонаты научной выставки, организованной в Москве в честь Международного года Периодической таблицы химических элементов в феврале 2019 г., можно было рассмотреть только "вооруженным глазом»: Таблица Д.И.Менделеева размером 5.0 × 8.7 мкм и нанопортрет первооткрывателя периодического закона великолепно демонстрировали возможности динамической АСМ-литографии на сканирующем зондовом микроскопе. Миниатюрные произведения представили юные участники творческих конкурсов XII Всероссийкой олимпиады по нанотехнологиям, когда-то задуманной академиком Ю.Д.Третьяковым — основателем факультета наук о материалах (ФНМ) Московского государственного университета имени М.В.Ломоносова. О том, как подобное взаимодействие со школьниками и студентами помогает сохранить своеобразие факультета и почему невозможно воплощать идею междисциплинарного естественнонаучного образования, относясь к обучению как к конвейеру, редактору журнала «Природа» рассказал заместитель декана ФНМ член-корреспондент РАН Е.А.Гудилин.

Как наночастицы применяются в медицине?
А. Звягин
В чем преимущества наночастиц? Как они помогают ученым в борьбе с раком? Биоинженер Андрей Звягин о наночастицах в химиотерапии, имиджинговых системах и борьбе с раком кожи.

Медицинская керамика: какими будут имплантаты будущего?
В.С. Комлев, Д. Распутина
Почему керамические изделия применяются в хирургии? Какие технологии используются для создания имплантатов? Материаловед Владимир Комлев о том, почему керамика используется в медицине, как на ее основе создаются имплантаты и какие перспективы у биоинженерии

Технонано

Технопредпринимательство - идея, которая принесет свои плоды при бережном культивировании и взращивании. И наша наноолимпиада, и Наноград от Школьной Лиги РОСНАНО, и проект Стемфорд, и другие замечательные инициативы - важные шаги на пути реализации этой и других идей, связанных с развитием новых высоких технологий в нашей стране и привлечением молодых талантов в эту вполне стратегическую область. Ниже приведен небольшой опрос, который позволит и нам, и вам понять, а что все же значит этот модный термин, и какова его суть.

Технопредпринимательство на марше

Мы традиционно просим вас высказать свои краткие суждения по вопросу технопредпринимательства и проектной деятельности школьников. Для нас очевидно, что под технопредпринимательством и под проектной деятельностью школьников каждый понимает свое, но нам интересно ваше мнение, заодно вы сможете увидеть по мере прохождения опроса, насколько оно совпадает или отличается от мнения остальных. Ждем ваших ответов!

О наноолимпиаде замолвите слово...

Прошла XII Всероссийская олимпиада "Нанотехнологии - прорыв в Будущее!" Мы надеемся, что нам для улучшения организации последующих наноолимпиад поможет электронное анкетирование. Мы ждем Ваших замечаний, пожеланий, предложений. Спасибо заранее!



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.