Структурні зміни керамічного карбонізованого гідроксиапатиту внаслідок тривалого зберігання при кімнатній температурі

Анотація

Карбонізований гідроксилапатит (КГА) є основою мінеральної складової кістки тварин і людини. Тому його широко застосовують у медицині для відновлення кісткових дефектів. Під час ортопедичних операцій як біологічноактивні заповнювачі дефектів зазвичай застосовують керамічні імплантати. У решітці КГА карбонатні іони можуть займати дві нееквівалентні позиції А і В. А позиція відповідає положенню ОН^- аніонів у ґратці гідроксиапатиту (ГА), а В - РО₄^3-. Добре відомо, що заміщення В-позицій карбонатними групами призводить до суттєвих спотворень ґратки ГА, які спричиняють виникненню в ній мікронапружень та кристалічних дефектів. Тому КГА кераміка в результаті спікання характеризується значними внутрішніми напруженнями, релаксація яких при кімнатній температурі може призвести до зміни як її фазового складу, так і біологічної активності. Методами хімічного та рентгенівського структурного аналізу, інфрачервоної спектроскопії та електронної скануючої мікроскопії досліджено процес старіння пресовок карбонізованого гідроксилапатиту (КГА) за кімнатної температури, спечених в атмосфері сухого двоокису вуглецю при температурах 800÷1200 °С. Проведено порівняння фазового складу та структури свіжовиготовлених і зістарених протягом двох років керамічних зразків. Показано, що релаксація внутрішніх напружень, які виникають під час одержання кераміки, визиває пластичну деформацію кристалітів, яка супроводжується перерозподілом карбонатних іонів із В в А-позиції. В результаті цього енергетично вигідним стає витіснення з канальних (А) позицій іонів ОН^- і розпад КГА В-типу на СаО і КГА А-типу.