Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 

Тема проекта 26 - Биокерамика

Ключевые слова:  учителю

Автор(ы):  ФНМ МГУ

11 ноября 2011

Название(я): Биокерамика

Номер в каталоге: 26

Основной предмет (школа): химия, биология

Область знания (ВУЗ): биоимпланты, биосовместимые материалы, биомиметика

Актуальность: Создание медицинских имплантантов приобретает все большее значение. Реалии таковы, что уже очень большое число неорганических, полимерных и гибридных материалов успешно испытаны в качестве заменителей костной ткани, суставов, сосудов, эпидермиса, хрусталика глаза и пр. При этом немалую часть формирующегося рынка биологически совместимых материалов занимает биокерамика, в частности, полученная с использованием гидроксилапатита. Поскольку уже достаточно детально разработаны методики получения ГАП с помощью растворной химии, для школьного проекта представляет интерес проведение полного цикла исследований - от получения микро- и наночастиц ГАП, до спекания готового изделия, в качестве которого целесообразно предложить пористую керамику, полученную с использованием "шликерного литья". Все реагенты для этой работы не являются токсичными и легко доступны в школьной лаборатории.

Новизна: самостоятельное получение готового изделия (прототипа костного имплантанта) с практическим изучением основных стадий современной керамической технологии

Цель: создание пористой биосовместимой керамики и исследование ее стабильности в жидких средах, моделирующих физиологические жидкости организма

Задачи:

1. ознакомление с литературой по классификации, получению и практическому использованию различных классов биоматериалов,

2. анализ литературы по распространенности фосфатов в организме человека (зубы, кости и пр.) и строению костного скелета, а также по процессам естественного формирования костной ткани и вопросам биосовместимости различных материалов,

3. ознакомление с литературой по кристаллической структуре и химическим свойствам различных фосфатов кальция,

4. анализ литературы по условиям получения нанокристаллического ГАП и процессам его спекания, включая подходы по созданию макро- и микропористой керамики,

5. получение фосфатов кальция с использованием подходов растворной химии (может потребоваться магнитная мешалка с подогревом и pH-метр),

6. отделение полученного продукта и получение заготовки для спекания из шликера (ГАП и органическая клей - связка) и темплата (пористые полимеры, беззольные фильтры, текстиль, мочалка из "морского огурца" и пр.).

7. выбор режима предварительной термообработки и спекания

8. анализ полученного материала (оптическая, электронная микроскопия, рентгенофазовый анализ, определение геометрической плотности и плотности при гидростатическом взвешивании - при сотрудничестве с ВУЗом)

9. старение полученной пенокерамики в растворах различных электролитов (физиологическом растворе, кока- коле, растворах мочевины, уксусной кислоты, соды и пр.), визуальные и инструментальные наблюдения (оптическая микроскопия, рентгенофазовый анализ).

Экспериментальные подходы: приготовление растворов, работа с буферными растворами, формирование и отделение труднорастворимых осадков, формосохраняющие процессы спекания, изучение методов анализа порошков

Методические подходы: ознакомление со структурами фосфатов, синтез фаз заданного состава в растворах при многопараметрическом контроле параметров процесса, ознакомление с подходами керамической технологии

Требующиеся нестандартные реактивы и ресурсы: магнитная мешалка, pH - метр

Освоение школьником теоретического материала: элементы кристаллохимии, произведение растворимости, механизмы спекания, биосовместимость и токсичность материалов и наноматериалов, роль витаминов, "кальциевое здоровье нации", болезни, связанные с недостатком кальция или его плохим усвоением в организме (рахит, остеопороз и пр.)

Навыки, получаемые школьником: приготовление растворов, титрование, работа с pH-метром и буферными растворами, фильтрование, седиментация, центрифугирование, основные операции керамической технологии

Предшествующий материал по школьной программе: химия фосфора и фосфаты, химия кальция, теория растворов и электролитическая диссоциация, круговорот фосфора в природе, строение опорно - двигательной системы, гигиена полости рта

Роль учителя: общее руководство проектом

Возможная помощь тьюторов: обеспечение простейшим лабораторным оборудованием, если требуется (цифровой pH - метр, магнитная мешалка с подогревом, печи для спекания и пр.), специальной литературой, рутинный инструментальный анализ полученных образцов и продуктов их деградации (старения), консультативная помощь

Техника безопасности: работа в школьной лаборатории

Примечания: в качестве варианта продолжения работ следует рассматривать эксперименты по получению биосовместимых цементов, "холодной" керамики, изучить процессы кристаллизации ГАП в присутствии веществ биологической природы (желатина, агар-агар, альбумина и пр.).

Пористая биокерамика.

Первичные литературные ссылки для начала поиска: биоматериалы

Другие работы кластера "Каталог тем проектных работ" (гипертекстовый навигатор):

 

Прикрепленные файлы:
proekt26.pdf (99.63 КБ.)

Информация о теме проекта.

 

 
Средний балл: 10.0 (голосов 1)

 



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

 

Танцующая магнитная жидкость (полная версия)
Танцующая магнитная жидкость (полная версия)

ВТОРАЯ МОСКОВСКАЯ ОСЕННЯЯ МЕЖДУНАРОДНАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ ПО ПЕРОВСКИТНОЙ ФОТОВОЛЬТАИКЕ (MAPPIC-2020)
Открыта регистрация на вторую Московскую осеннюю международную конференцию по перовскитной фотовольтаике (Moscow Autumn Perovskite Photovoltaics International Conference – MAPPIC-2020), которая состоится 26-28 октября 2020 года в смешанном, очном и дистанционном форматах.

Онлайн-школа РНФ-2020 «Аддитивные технологии: материалы, методы и перспективы»
7 октября НИТУ «МИСиС» совместно с Российским Научным Фондом проводит онлайн-школу для молодых ученых «Аддитивные технологии будущего: материалы, методы и перспективы». Участие в работе Школы является бесплатным. Школа будет проходить в онлайн-формате на платформе Zoom. Всю информацию участники получат по электронной почте.

Российские химики создали катализатор для топливных элементов из графен-тефлонового аэрогеля
Российские химики создали катализатор для топливных элементов из графен-тефлонового аэрогеля. Пористый нанокомпозит на основе оксида графена и тефлона, способный улучшить характеристики топливных элементов, синтезировали и изучили сотрудники Института физической химии и электрохимии имени А. Н. Фрумкина РАН и Института проблем химической физики РАН, Черноголовка. Результаты исследования опубликованы в журнале ACS Energy & Fuels.

Летние лектории для школьников
ФНМ
Сотрудники Факультета наук о материалах и химического факультета Московского государственного университета имени М.В.Ломоносова участвуют в лекториях двух летних школ, организованных Фондом Инфраструктурных и Образовательных Программ (группа РОСНАНО) - Нанограде и летней школе МФТИ.

Академия - университетам
Е.А.Гудилин, Ю.Г.Горбунова, С.Н.Калмыков
Российская Академия Наук и Московский университет во время пандемии реализовали пилотную часть проекта "Академия – университетам: химия и науки о материалах в эпоху пандемии". За летний период планируется провести работу по подключению к проекту новых ВУЗов, институтов РАН, профессоров РАН, а также по взаимодействию с новыми уникальными лекторами для развития структурированного сетевого образовательного проекта "Академия - университетам".

Материалы к защитам выпускных квалификационных работ бакалавров ФНМ МГУ 2020
Коллектив авторов
Защиты выпускных квалификационных работ (квалификация – бакалавр материаловедения) по направлению 04.03.02 - «химия, физика и механика материалов» на Факультете наук о материалах МГУ имени М.В.Ломоносова состоятся 16, 17, 18 и 19 июня 2020 г.

Технопредпринимательство в эпоху COVID-19

Небольшой опрос о том, как изменились подходы современного предпринимательства в контексте новых и возникающих форм ведения бизнеса, онлайн образования, дистанционных форм взаимодействия и коворкинга в эпоху пандемии COVID - 19.

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!



 
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.