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

 

Полусфера
Полусфера

Перст-дайджест
В новом выпуске бюллетеня «ПерсТ» (Интересные научные события 2020 года от Американского физического общества (APS): Новый век сверхпроводимости. Магические углы в графене. Новые рекорды LIGO и Virgo: сверхмассивные и асимметричные слияния черных дыр. Свет от темной материи в эксперименте Xenon. Чего не хватает для создания квантового интернета? Коперниканский переворот в нейронных сетях. Червякомешалка. Вселенский метроном и предел точности атомных часов. Благородные металлы и графен против токсичных газов. Мультиферроик с ферродолинным упорядочением. Борные сенсоры азотосодержащих загрязнителей.

Наносистемы: физика, химия, математика (2020, Т. 11, № 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/volume11/11-6
Там же можно скачать номер журнала целиком.

С Новым годом!
Дорогие друзья и коллеги!
Поздравляем с наступающим 2021 годом!
Желаем всем хорошего настроения и здоровья, удачи во всем и новых достижений!

Спинтроника и iPod
В.В.Уточникова
В 1988 году Альберт Ферт и Петер Грюнберг независимо друг от друга обнаружили, что электросопротивление композитов, составленных из чередующихся слоев магнитного и немагнитного металла может невероятно сильно меняться при приложении магнитного поля. В течение десятилетия это, казалось бы, эзотерическое наблюдение революционным образом изменило электронную промышленность, позволяя накапливать на жестких дисках все возрастающий объем информации.

ДНК правит компьютером
Бидыло Тимофей Иванович
Наиболее вероятно, что главным революционным отличием процессоров будущего станут объемная (3D) архитектура и наноразмер составляющих, что позволит головокружительно увеличить количество элементов. Сегодня кремниевые технологии приближаются к своему технологическому пределу, и ученые ищут адекватную замену кремниевой логике. Клеточные автоматы, спиновые транзисторы, элементы логики на молекулах, транзисторы на нанотрубках, ДНК-вычисления…

Будущее техники отразилось в идеальном нанозеркале
Кушнир Сергей Евгеньевич
Свыше 99,9% падающего излучения отражает новое зеркало, построенное физиками США. А ведь толщина его составляет всего-то 0,23 микрометра. Специалисты говорят, что новинка способна улучшить параметры многих компьютерных устройств, где применяется лазерная оптика.

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.