Анализ структуры и свойств композиционных материалов на основе циркониевой керамики и кальций-фосфатных соединений

Повреждения и заболевания опорно-двигательного аппарата занимают одно из первых мест среди причин смертности, временной нетрудоспособности развития инвалидности, а их удельный вес неуклонно растет и принимает характер эпидемии. Все это дает толчок развитию такому направлению в медицине, как эндопротезирование.

Эндопротезы - вживляемые в организм механические приспособления, которые заменяют отсутствующие органы и части тела. Создание эндопротезов - одно из величайших достижений человеческого разума, сравнимое с освоением мирового океана и космоса. Немногие новшества современной медицины могут сравниться с эндопротезированием по улучшению качества жизни людей. Эндопротезирование суставов - современный наиболее эффективный метод восстановления подвижности суставов путем их полной или частичной замены искусственными компонентами

Современные успехи эндопротезирования являются результатом не только возросшего мастерства хирургов, но и большего понимания того, как ткани организма взаимодействуют с имплантатами. Эндопротезы суставов стали изготавливать из материалов, которые сами, а также продукты их коррозии и изнашивания не вызывают в живых тканях острую реакцию отторжения. Биологическое воздействие организма на имплантированные материалы, обусловливающее их старение, а значит - снижение прочности и ухудшение триботехнических характеристик подвижных сопряжений, происходит в пределах, не приводящих к неплановому отказу эндопротезов.

Ткани живого организма в контакте с инородными материалами формируют поверхность раздела, на которой они могут агрессивно воздействовать на имплантат. Жидкости организма содержат активные биологические вещества, например, ферменты - биологические катализаторы на основе белков, присутствующие во всех живых клетках. Они могут вырабатывать радикалы, разрушающие полимерные имплантаты. Сложные электролиты, входящие в состав биологических жидкостей, инициируют электрохимическую коррозию металлов и могут вызвать растворение керамических материалов. Поэтому немногие материалы остаются нетронутыми после имплантации. В чрезвычайных случаях организм инициирует комплексные реакции, «атакующие» имплантат в результате чего возникает воспаление. Поэтому в современном эндопротезировании большое распространение получили композиционные материалы на основе циркониевой керамики и кальций-фосфатных соединений.

Эти материалы высокобиосовместимы, не вызывают отрицательных аллергических, иммунологических реакций, не обладают канцерогенным и мутагенным эффектами и хорошо интегрируются с костной тканью.

Не менее важными также являются вопросы, касающиеся обеспечения жесткости фиксации костных фрагментов. Поэтому огромное значение имеет пористость материала. Костная ткань человека, также как и животных способна к регенерации и через некоторое время после операции прорастает в поры имплантата, повышая жесткость фиксации в несколько раз. С появлением пористости изменяется не только прочность и способность к деформированию, но и характер зависимости между напряжением и деформацией. На деформационных диаграммах, в этом случае, присутствует участок с нелинейным характером зависимости s=f(e). В материалах такого рода наблюдается довольно медленное распространение трещины, которую можно остановить путём разгрузки испытательной машины.

• Материал, используемый в эндопротезах
• Требования, предъявляемые к эндопротезам
• Циркониевая керамика в эндопротезировании
• Механическое поведение композитов ZrO2 - ГАП