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

 

Полимерные нанокомпозиты
Полимерные нанокомпозиты

Премии Правительства Москвы молодым ученым за 2019 год
Объявлены лауреаты премии Правительства Москвы молодым ученым за 2019 год. Премией отмечены 50 работ молодых столичных ученых. Среди лауреатов 12 сотрудников МГУ имени М.В.Ломоносова. Конкурс на получение премий Правительства Москвы молодым ученым проводится с 2013 года. Торжественное награждение победителей состоится 7 февраля 2020 года в Государственном Кремлевском дворце.

Перст-дайджест
В новом выпуске бюллетеня «ПерсТ»: Перерождение кремния: от полупроводника к металлу. Морская губка – основа для создания новых наноструктурных композитов. Нитрид-борные аналоги углеродных колец. Лучшие научные сюжеты года по версии APS. Сверхпроводимость ставит новый температурный рекорд. Звук переносит массу? Всяко-разно.

Наносистемы: физика, химия, математика (2019, том 10, № 6)
Опубликован новый номер журнала "Наносистемы: физика, химия, математика". Ознакомиться с его содержанием, а также скачать необходимые Вам статьи можно по адресу: http://nanojournal.ifmo.ru/articles/volume10/10-6
Там же можно скачать номер журнала целиком.

Да пребудет с вами сила плазмонов!
А.А.Семенова, Э.Н.Никельшпарг, Е.А.Гудилин, Н.А.Браже
Ученые Московского университета приблизились к решению проблем современной медицинской диагностики с использованием единичных клеток и их органелл путем разработки новых неинвазивных оптических методов анализа.

Юрий Добровольский: «Через 50 лет вся энергия будет вырабатываться биоорганизмами»
Андрей Бабицкий, Юрий Добровольский
Главный редактор ПостНауки Андрей Бабицкий побеседовал с химиком Юрием Добровольским о науке о материалах, будущем энергетики и новых аккумуляторах

Константин Жижин, член-корреспондент РАН: «Бор безграничен»
Наталия Лескова
Беседа с К.Ю. Жижиным, заместителем директора Института общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова по научной работе, главным научным сотрудником лаборатории химии легких элементов и кластеров.

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.