Nanocomposite based on SiC/Si: a new biomorphic material for maxillofacial surgery (experimental studies)
The aim of the study was to investigate the interaction of experiment samples biomorphic ceramics based on silicon carbide with bone tissue by scanning electron microscopy. To achieve this goal in a laboratory experiment 20 rats underwent implantation of test material samples in the lower jaw bone t...
Gespeichert in:
| Veröffentlicht in: | Поверхность |
|---|---|
| Datum: | 2015 |
| Hauptverfasser: | , , , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | English |
| Veröffentlicht: |
Інститут хімії поверхні ім. О.О. Чуйка НАН України
2015
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/148501 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Nanocomposite based on SiC/Si: a new biomorphic material for maxillofacial surgery (experimental studies) / M. Kartel, O. Zhukovtseva, V. Malanchuk, V. Kiselov, T. Aleksyeyeva, Wang Bo // Поверхность. — 2015. — Вип. 7 (22). — С. 311-316. — Бібліогр.: 8 назв. — англ. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-148501 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Kartel, M. Zhukovtseva, O. Malanchuk, V. Kiselov, V. Aleksyeyeva, T. Bo, Wang 2019-02-18T14:08:41Z 2019-02-18T14:08:41Z 2015 Nanocomposite based on SiC/Si: a new biomorphic material for maxillofacial surgery (experimental studies) / M. Kartel, O. Zhukovtseva, V. Malanchuk, V. Kiselov, T. Aleksyeyeva, Wang Bo // Поверхность. — 2015. — Вип. 7 (22). — С. 311-316. — Бібліогр.: 8 назв. — англ. 2617-5975 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/148501 538; 544.616.314-77 The aim of the study was to investigate the interaction of experiment samples biomorphic ceramics based on silicon carbide with bone tissue by scanning electron microscopy. To achieve this goal in a laboratory experiment 20 rats underwent implantation of test material samples in the lower jaw bone tissue. Animals were removed from the experiment in terms of 7, 30 and 90 days after the start of the experiment and the subsequent investigation of the material surface and area of it contact with the bone tissue. Based on these results, it was found that the investigated ceramic microarchitectonics promote the process of reparative osteogenesis by providing conditions for colonization of living cells on the surface of the material. It was proved the possible to contact the coexistence of bone and implants of biomorphic silicon carbide with no signs of rejection or its delimitation. Analyzing results of SEM revealed bone adaptation and bone restructuring in the presence of silicon carbide and its germination pores close fit to the material to its surface. Метою дослідження було вивчення взаємодії експериментальних зразків біоморфної кераміки на основі карбіду кремнію з кістковою тканиною за даними скануючої електронної мікроскопії. Для досягнення цієї мети лабораторним тваринам (20 щурів) здійснили імплантацію зразків досліджуваного матеріалу в нижній щелепі кісткової тканини. Тварини були видалені з експерименту на 7, 30 і 90 день після початку експерименту з подальшим дослідженням поверхні матеріалу і площі його контакту з кістковою тканиною. На підставі цих результатів було встановлено, що мікроархітектоніка дослідженої кераміки сприяє процесу репаративного остеогенезу, забезпечуючи умови для колонізації живих клітин на поверхні матеріалу. Це підтверджує можливість зв’язуючого співіснування кістки та імплантатів біоморфного карбіду кремнію без ознак відторгнення або його делімітації. Аналіз результатів CEM показав, що має місце адаптація кісткової тканини і реструктуризація кістки в присутності карбіду кремнію, проростання тканини в пори та щільне прилягання до поверхні матеріалу. Целью исследования было изучить взаимодействие экспериментальных образцов биоморфной керамики на основе карбида кремния с костной тканью с помощью сканирующего электронного микроскопа. Для достижения этой цели лабораторным животным (20 крыс) проводили имплантацию образцов исследуемого материала в нижней челюсти костной ткани. Животные выводились из эксперимента через 7, 30 и 90 дней после начала эксперимента с последующим исследованием поверхности материала и площади его контакта с костной тканью. На основании этих результатов было установлено, что микроархитектоника исследуемой керамики содействует процессу репаративного остеогенеза, обеспечивая условия для колонизации живых клеток на поверхности материала. Это подтверждается возможностью контактного сосуществования кости и имплантатов биоморфного карбида кремния без признаков отторжения или его делимитации. Анализ результатов СЭМ показал, что имеет место адаптация костной ткани и реструктуризация кости в присутствии карбида кремния, прорастание ткани в поры и плотное прилегание к поверхности материала. en Інститут хімії поверхні ім. О.О. Чуйка НАН України Поверхность Медико-биологические проблемы поверхности Nanocomposite based on SiC/Si: a new biomorphic material for maxillofacial surgery (experimental studies) Нанокомпозит на основі SiC / Si: новий біоморфний матеріал для щелепно-лицевої хірургії (експериментальне дослідження) Нанокомпозит на основе SiC / Si: новый биоморфный материал для челюстно-лицевой хирургии (экспериментальная исследования) Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Nanocomposite based on SiC/Si: a new biomorphic material for maxillofacial surgery (experimental studies) |
| spellingShingle |
Nanocomposite based on SiC/Si: a new biomorphic material for maxillofacial surgery (experimental studies) Kartel, M. Zhukovtseva, O. Malanchuk, V. Kiselov, V. Aleksyeyeva, T. Bo, Wang Медико-биологические проблемы поверхности |
| title_short |
Nanocomposite based on SiC/Si: a new biomorphic material for maxillofacial surgery (experimental studies) |
| title_full |
Nanocomposite based on SiC/Si: a new biomorphic material for maxillofacial surgery (experimental studies) |
| title_fullStr |
Nanocomposite based on SiC/Si: a new biomorphic material for maxillofacial surgery (experimental studies) |
| title_full_unstemmed |
Nanocomposite based on SiC/Si: a new biomorphic material for maxillofacial surgery (experimental studies) |
| title_sort |
nanocomposite based on sic/si: a new biomorphic material for maxillofacial surgery (experimental studies) |
| author |
Kartel, M. Zhukovtseva, O. Malanchuk, V. Kiselov, V. Aleksyeyeva, T. Bo, Wang |
| author_facet |
Kartel, M. Zhukovtseva, O. Malanchuk, V. Kiselov, V. Aleksyeyeva, T. Bo, Wang |
| topic |
Медико-биологические проблемы поверхности |
| topic_facet |
Медико-биологические проблемы поверхности |
| publishDate |
2015 |
| language |
English |
| container_title |
Поверхность |
| publisher |
Інститут хімії поверхні ім. О.О. Чуйка НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Нанокомпозит на основі SiC / Si: новий біоморфний матеріал для щелепно-лицевої хірургії (експериментальне дослідження) Нанокомпозит на основе SiC / Si: новый биоморфный материал для челюстно-лицевой хирургии (экспериментальная исследования) |
| description |
The aim of the study was to investigate the interaction of experiment samples biomorphic ceramics based on silicon carbide with bone tissue by scanning electron microscopy. To achieve this goal in a laboratory experiment 20 rats underwent implantation of test material samples in the lower jaw bone tissue. Animals were removed from the experiment in terms of 7, 30 and 90 days after the start of the experiment and the subsequent investigation of the material surface and area of it contact with the bone tissue.
Based on these results, it was found that the investigated ceramic microarchitectonics promote the process of reparative osteogenesis by providing conditions for colonization of living cells on the surface of the material. It was proved the possible to contact the coexistence of bone and implants of biomorphic silicon carbide with no signs of rejection or its delimitation. Analyzing results of SEM revealed bone adaptation and bone restructuring in the presence of silicon carbide and its germination pores close fit to the material to its surface.
Метою дослідження було вивчення взаємодії експериментальних зразків біоморфної кераміки на основі карбіду кремнію з кістковою тканиною за даними скануючої електронної мікроскопії. Для досягнення цієї мети лабораторним тваринам (20 щурів) здійснили імплантацію зразків досліджуваного матеріалу в нижній щелепі кісткової тканини. Тварини були видалені з експерименту на 7, 30 і 90 день після початку експерименту з подальшим дослідженням поверхні матеріалу і площі його контакту з кістковою тканиною.
На підставі цих результатів було встановлено, що мікроархітектоніка дослідженої кераміки сприяє процесу репаративного остеогенезу, забезпечуючи умови для колонізації живих клітин на поверхні матеріалу. Це підтверджує можливість зв’язуючого співіснування кістки та імплантатів біоморфного карбіду кремнію без ознак відторгнення або його делімітації. Аналіз результатів CEM показав, що має місце адаптація кісткової тканини і реструктуризація кістки в присутності карбіду кремнію, проростання тканини в пори та щільне прилягання до поверхні матеріалу.
Целью исследования было изучить взаимодействие экспериментальных образцов биоморфной керамики на основе карбида кремния с костной тканью с помощью сканирующего электронного микроскопа. Для достижения этой цели лабораторным животным (20 крыс) проводили имплантацию образцов исследуемого материала в нижней челюсти костной ткани. Животные выводились из эксперимента через 7, 30 и 90 дней после начала эксперимента с последующим исследованием поверхности материала и площади его контакта с костной тканью.
На основании этих результатов было установлено, что микроархитектоника исследуемой керамики содействует процессу репаративного остеогенеза, обеспечивая условия для колонизации живых клеток на поверхности материала. Это подтверждается возможностью контактного сосуществования кости и имплантатов биоморфного карбида кремния без признаков отторжения или его делимитации. Анализ результатов СЭМ показал, что имеет место адаптация костной ткани и реструктуризация кости в присутствии карбида кремния, прорастание ткани в поры и плотное прилегание к поверхности материала.
|
| issn |
2617-5975 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/148501 |
| citation_txt |
Nanocomposite based on SiC/Si: a new biomorphic material for maxillofacial surgery (experimental studies) / M. Kartel, O. Zhukovtseva, V. Malanchuk, V. Kiselov, T. Aleksyeyeva, Wang Bo // Поверхность. — 2015. — Вип. 7 (22). — С. 311-316. — Бібліогр.: 8 назв. — англ. |
| work_keys_str_mv |
AT kartelm nanocompositebasedonsicsianewbiomorphicmaterialformaxillofacialsurgeryexperimentalstudies AT zhukovtsevao nanocompositebasedonsicsianewbiomorphicmaterialformaxillofacialsurgeryexperimentalstudies AT malanchukv nanocompositebasedonsicsianewbiomorphicmaterialformaxillofacialsurgeryexperimentalstudies AT kiselovv nanocompositebasedonsicsianewbiomorphicmaterialformaxillofacialsurgeryexperimentalstudies AT aleksyeyevat nanocompositebasedonsicsianewbiomorphicmaterialformaxillofacialsurgeryexperimentalstudies AT bowang nanocompositebasedonsicsianewbiomorphicmaterialformaxillofacialsurgeryexperimentalstudies AT kartelm nanokompozitnaosnovísicsinoviibíomorfniimateríaldlâŝelepnolicevoíhírurgííeksperimentalʹnedoslídžennâ AT zhukovtsevao nanokompozitnaosnovísicsinoviibíomorfniimateríaldlâŝelepnolicevoíhírurgííeksperimentalʹnedoslídžennâ AT malanchukv nanokompozitnaosnovísicsinoviibíomorfniimateríaldlâŝelepnolicevoíhírurgííeksperimentalʹnedoslídžennâ AT kiselovv nanokompozitnaosnovísicsinoviibíomorfniimateríaldlâŝelepnolicevoíhírurgííeksperimentalʹnedoslídžennâ AT aleksyeyevat nanokompozitnaosnovísicsinoviibíomorfniimateríaldlâŝelepnolicevoíhírurgííeksperimentalʹnedoslídžennâ AT bowang nanokompozitnaosnovísicsinoviibíomorfniimateríaldlâŝelepnolicevoíhírurgííeksperimentalʹnedoslídžennâ AT kartelm nanokompozitnaosnovesicsinovyibiomorfnyimaterialdlâčelûstnolicevoihirurgiiéksperimentalʹnaâissledovaniâ AT zhukovtsevao nanokompozitnaosnovesicsinovyibiomorfnyimaterialdlâčelûstnolicevoihirurgiiéksperimentalʹnaâissledovaniâ AT malanchukv nanokompozitnaosnovesicsinovyibiomorfnyimaterialdlâčelûstnolicevoihirurgiiéksperimentalʹnaâissledovaniâ AT kiselovv nanokompozitnaosnovesicsinovyibiomorfnyimaterialdlâčelûstnolicevoihirurgiiéksperimentalʹnaâissledovaniâ AT aleksyeyevat nanokompozitnaosnovesicsinovyibiomorfnyimaterialdlâčelûstnolicevoihirurgiiéksperimentalʹnaâissledovaniâ AT bowang nanokompozitnaosnovesicsinovyibiomorfnyimaterialdlâčelûstnolicevoihirurgiiéksperimentalʹnaâissledovaniâ |
| first_indexed |
2025-11-25T22:09:46Z |
| last_indexed |
2025-11-25T22:09:46Z |
| _version_ |
1850560739285139456 |
| fulltext |
Поверхность. 2015. Вып. 7(22). С. 311–316 311
UDC 538; 544.616.314-77
NANOCOMPOSITE BASED ON SiC/Si: A NEW BIOMORPHIC
MATERIAL FOR MAXILLOFACIAL SURGERY
(EXPERIMENTAL STUDIES)
M. Kartel1,4, O. Zhukovtseva2, V. Malanchuk2, V. Kiselov3,
T. Aleksyeyeva4, Wang Bo1
1Ningbo University of Technology, Ningbo, People’s Republic of China;
2O. Bogomolets National Medical University, Kyiv, Ukraine;
3V. Lashkarev Institute of Semiconductor Physics, NAS of Ukraine, Kyiv, Ukraine
4Chuiko Institute of Surface Chemistry of National Academy of Sciences of Ukraine,
17 General Naumov Str. Kyiv, 03164, Ukraine
The aim of the study was to investigate the interaction of experiment samples biomorphic
ceramics based on silicon carbide with bone tissue by scanning electron microscopy. To achieve this
goal in a laboratory experiment 20 rats underwent implantation of test material samples in the lower
jaw bone tissue. Animals were removed from the experiment in terms of 7, 30 and 90 days after the
start of the experiment and the subsequent investigation of the material surface and area of it contact
with the bone tissue.
Based on these results, it was found that the investigated ceramic microarchitectonics promote
the process of reparative osteogenesis by providing conditions for colonization of living cells on the
surface of the material. It was proved the possible to contact the coexistence of bone and implants of
biomorphic silicon carbide with no signs of rejection or its delimitation. Analyzing results of SEM
revealed bone adaptation and bone restructuring in the presence of silicon carbide and its
germination pores close fit to the material to its surface.
Introduction
Research and introduction into clinical practice a new class of implants materials
which were created in accordance with the principles of biomimetics, as a very promising area
of medical materials science nowadays. These materials were synthesized from biological
tissues or have properties similar to living structures [1, 2]. As an example, plant material,
including wood and its derivatives, has a complex structure and is characterized by a great
mechanical resistance, low density, high toughness, elasticity and endurance against any
damage. These advantages are caused by genetically formed structure that had developed and
perfected in the process of evolution [3, 4].
In this aspect, functional similarity of wood and bone is noteworthy, in particular their
ability to remodeling of the internal structure in response to external, often mechanical
irritation, the presence of cambial cell layer for peripheral volume increase and continuous
self-renewal. The wood as a matrix for the manufacture of carbon materials with natural
architectonics increasingly attract the attention of researchers from different countries [5, 6].
Therefore, based on these natural materials more and more types of ceramic materials have
been produced.
Production of ceramics with biomorphic properties in most cases involves two main
stages: creation of carbon matrix from biological preform and its direct conversion into
ceramics. The presence of carbon matrix of a biological object allows obtaining material
which is pseudomorphic to this object and it will have similar structure to the biological
sample at the micro, meso and macro levels. Such natural hierarchical porous structures have
a high level of complexity that is not available in other modern technologies of
production [7].
Potentially promising material of this class has been developed at V. Lashkarev
Institute of Semiconductor Physics, NAS of Ukraine. It has been made by silica impregnation
of “channel” carbon matrices that have been obtained due to pyrolysis (carbonization) of
different species of wood [8].
312
At the same time one of the pressing issues of modern reconstructing surgery is the
search and development of new implant materials to expand the range of treatment methods
while eliminating defects, deformities of tissues or impart them a new shape and function.
Conducting a series of reconstructive operations requires the use of synthetic materials as
fixators of bone fragments, barriers between different types of tissue, supports to hold the
shape or the implementation of a specific function.
Taking into account the prospects of ceramics based on silicon carbide as a material
for implantation for solving various problems of reconstructive surgery, we set the goal to
research experimentally the reaction of bone tissue and peculiarities of reparative osteogenesis
in the implantation area of samples of ceramics based on silicon carbide by scanning electron
microscopy (SEM).
Materials and methods
To achieve this goal we performed an experiment on 20 white laboratory male rats, weight
-250-280 g. Foraminous bone defects of the mandible were applied with bur (diameter - 1,5 mm,
depth -3 mm) under intramuscular ketamine narcosis according to the principles of medical
ethics. After hemostasis silicon carbide samples of the same size with a diameter of 1,5 mm and a
length of 2 mm were placed into the defects. The tissue layers were cut down. Five intact rats
served as a control group. The animals were kept under normal conditions of vivarium and they
were taken out of the experiment in terms of 7, 30, 90 days after implantation by lethal dose of the
drug for narcosis.
SEM research of the contact zone of samples of biomorphic ceramics based on silicon
carbide with bone tissue after removing them from the body of experimental animals were carried
out on the device JEOL-100 (Japan) in Institute of Physics, NAS of Ukraine. After intake of the
specimens defatting and washing of bone fragments in 96% alcohol, after they were dried out in a
vacuum. In order to prevent the accumulation of surface charge on the surface of the sample,
which could potentially affect the secondary electron emission, it was covered with a thin film of
gold with thickness of 100 A˚ by cathode sputtering. The thickness of the film deposition was
tested by piezoelectric crystal sensors directly inside the vacuum evaporator. Scanning electron
microscopy was carried out in the various fields of view, with an increase from 1:40 to 1:10,000,
researching the entire surface of the sample of biomorphic ceramics and adjacent areas of the
surface layers of the bone in the area of contact with the bio SiC.
Results and discussion
The study of biomorphic silicon carbide surface by SEM revealed the presence of
cellular structure of given material, it was found that the diameter of the pores ranged from 10
to 100 microns, and a microscopic picture of the bio SiC surface was very similar to the SEM
image of the sample surface of bone tissue, confirming biomorphic researched ceramics based
on silicon carbide (Fig. 1).
Fig. 1. SEM images of the sample surface morphology of biomorphic silicon carbide and
bone tissue.
313
In conducting scanning electron microscopy 5 samples of biomorphic silicon carbide
removed from the body of experimental animals in a week after, implantation revealed
settlement of pores of given material by living cells (Fig. 2). In all cases there was
predominant colonization of the pores of given material by the cells in the form of clusters
that resemble the formation of colonies. Their predominant location observed in the region of
pores in the structure of biomorphic ceramics.
Fig. 2. SEM images of surface of silicon carbide samples within 7 days after implantation.
This fact can be interpreted as the potential possibility of the material to promote the
process of reparative osteogenesis due to the presence of conditions for cells adhesion. The
main reason for this phenomenon we see in the peculiarities of architectonics of the
researched material revealing in some of its structural similarity to bone tissue.
In the analysis of SEM images of silicon carbide surface in bone tissue obtained one
month after, enthesis of the implants into the body of experimental tissues revealed that in all
observations material surface completely covered with a continuous layer of living cells
without a clear organization. With greater magnification it was found that this coating consists
of many layers of cells intimately soldered together by intercellular matrix. (Fig. 3).
The presence of direct contact of living cells with the structure of researched material,
their proliferation with deposition of intercellular matrix on its surface indicates favorable
conditions for integration of the material in the structure of bone tissue. In presented SEM
images, the transition from the colonial character of proliferation of living cells in initial
phase of regeneration to formation of a continuous coating layer on the surface of the material
is marked indicating the conditions for cell regeneration.
Fig. 3. SEM images of the surface of the implant from biomorphic silicon carbide after a
month from the start of the experiment.
314
In the analysis of SEM images of contact area of biomorphic silicon carbide with bone
tissue at low magnification a craterform surface reconstruction of the adjacent bone tissue
toward the surface of the implanted material is clearly visible. This fact can be explained by
the fact that during the experiment the bone defect was formed with bur and introduced
material was not adapted to its shape. However, in the SEM images in 90 days after surgery
there was elimination of the consequences of the destruction of bone tissue, ending of its
reconstruction and adaptation to the surface of implanted fragment of biomorphic silicon
carbide (Fig.4). This indicates the possibility of normal flow of the processes of reparative
regeneration of bone tissue in the presence of biomorphic silicon carbide and the possibility of
bone tissue to adapt to the peculiarities of relief of the implanted material surface. This
position confirms the high biocompatibility of the researched biomorphic ceramics and the
absence of negative impact on the course of reparative regeneration of bone tissue.
Fig. 4. SEM of the surface experimental bio-SiC sample in the area of its contact with bone
tissue.
In the microsection “material-bone tissue” in the plane perpendicular to the surface of
the mandible of experimental animals, was observed a tight attachment of bone tissue to the
material. Thus in many places narrow fissure of the contact is interrupted or is unclear due to
bone ingrowth into the pores of biomorphic ceramics. Especially narrow fissure or its visual
absence is observed in the area of the contact of the material with cortical bone. In many
places, there is invagination of bone tissue with its ingrowth into the pores of researched
material (Fig. 5). This picture gives reason to claim the possibility of reconstruction of bone
tissue bordering with silicon carbide and its adaptation to the surface of the material with the
ingrowth of bone trabecula into the pores of the material.
Fig. 5. SEM of the surface of experimental bio-SiC sample in the area of its contact with bone
tissue.
Thus, the above mentioned results confirm the prospects of biomorphic ceramics
based on silicon carbide as a material for the manufacture of implants for various purposes for
use in maxilla-facial surgery.
315
Obtained data deny the possibility of negative impact of implants of silicon carbide on
the course of reparative regeneration of bone tissue. According to the results the existing
microarchitectonics of given ecoceramics that resembles the structure of bone tissue,
promotes the flow of reparative osteogenesis processes by providing conditions for
colonization of the surface of the material by living cells.
The possibility of contact coexistence of bone tissue and implants with biomorphic
silicon carbide without signs of its rejection or its delimitation is the main background for
conducting clinical researches regarding the use of the implants made from this material with
the purpose of elimination of defects and deformities of the maxilla-facial area. As the basis
for this, we consider the results of SEM of the contact area of biomorphic silicon carbide with
bone tissue including revealed facts of adaptation and structure reconstruction of the bone
tissue in the presence of silicon carbide and its ingrowth into the pores of the material and a
tight attachment to its surface. Taking into consideration the mechanical properties of silicon
carbide and its potential possibility of implants manufacture of any shape and size of the
readily available sources of raw materials this branch of scientific research in dentistry seems
to be promising.
References:
1. Chakrabarti O.P., Maiti H.S., Majumdar R. Biomimetic synthesis of cellular SiC based
ceramics from plant precursor // Bull. Mat. Sci. – 2007. – V. 5, N 27. – P. 467–470.
2. Sanchez C., Arribart H., Guille M.M. Biomimetism and bioinspiration as tools for the
design of innovative materials and systems // Nat. Mater. – 2005. – V. 4, N 4. – P. 277–
288.
3. Aho A.J., Rekola J., Matinlinna J. et al. Natural composite of wood as replacement
material for osteochondral bone defects // J. Biomed. Mater. Res. B Appl. Biomater. –
2007. – V. 83, N 1. – P. 64–71.
4. Rekola J., Aho A.J., Gunn J. et al. The effect of heat treatment of wood on
osteoconductivity // Acta Biomater. – 2009. – V. 5, N 5. – P. 1596–1604.
5. Angelescu A., Kleps I., Mihaela M. et al. Porous silicon matrix for applications in
biology // Rev. Adv. Sci. – 2003. – V. 5. – P. 440–449.
6. Li Xі, Wang X., Bondokov R. et al. Micro/nanoscale mechanical and tribological
characterization of SiC for orthopedic applications // J. Biomed. Mater. Res. B. Appl.
Biomater. – 2005. – V. 72, N 2. – P. 353–361.
7. Coletti C., Jaroszeski M.J., Pallaoro A. et al. Biocompatibility and wettability of
crystalline SiC and Si surfaces // IEEE EMBS Proceedings. – 2007. – P. 5849-–5852.
8. Kiselov V.S., Borisov Yu.S., Tryus M. et al. Mechanical Properties of Biomorphous
Ceramics // Semiconductor Physics. Quantum Electronics & Optoelectronics. – 2012. –
V. 145, N 4. – P. 386–392.
НАНОКОМПОЗИТ НА ОСНОВЕ SiC / Si: НОВЫЙ БИОМОРФНЫЙ МАТЕРИАЛ
ДЛЯ ЧЕЛЮСТНО-ЛИЦЕВОЙ ХИРУРГИИ (ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ
ИССЛЕДОВАНИЯ)
Н. Картель1,4, О. Жуковцева2, Б. Маланчук2, Б. Киселов3,
Т. Алексеева4, Ван Бо1
1Технологический университет г. Нинбо, Китайская Народная Республика;
2Национальный медицинский университет им. О.О. Богомольца, Киев, Украина;
3Институт физики полупроводников им. В.Е. Лашкарева НАН Украины, Киев, Украина
4Институт химии поверхности им. А.А. Чуйко Национальной академии наук Украины,
ул. Генерала Наумова, 17, Киев, 03164, Украина
316
Целью исследования было изучить взаимодействие экспериментальных образцов
биоморфной керамики на основе карбида кремния с костной тканью с помощью
сканирующего электронного микроскопа. Для достижения этой цели лабораторным
животным (20 крыс) проводили имплантацию образцов исследуемого материала в
нижней челюсти костной ткани. Животные выводились из эксперимента через 7, 30 и
90 дней после начала эксперимента с последующим исследованием поверхности
материала и площади его контакта с костной тканью.
На основании этих результатов было установлено, что микроархитектоника
исследуемой керамики содействует процессу репаративного остеогенеза, обеспечивая
условия для колонизации живых клеток на поверхности материала. Это
подтверждается возможностью контактного сосуществования кости и
имплантатов биоморфного карбида кремния без признаков отторжения или его
делимитации. Анализ результатов СЭМ показал, что имеет место адаптация
костной ткани и реструктуризация кости в присутствии карбида кремния,
прорастание ткани в поры и плотное прилегание к поверхности материала.
НАНОКОМПОЗИТ НА ОСНОВІ SiC / Si: НОВИЙ БІОМОРФНИЙ МАТЕРІАЛ
ДЛЯ ЩЕЛЕПНО-ЛИЦЕВОЇ ХІРУРГІЇ (ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНЕ
ДОСЛІДЖЕННЯ)
М. Картель1,4, О. Жуковцева2, Б. Маланчук2, Б. Киселов3,
Т. Алексєєва4, Ван Бо1
1Технологічний університет м. Нінбо, Китайська Народна Республіка;
2Національний медичний університет ім. О.О. Богомольця, Київ, Україна;
3Інститут фізики напівпровідників ім. В.Є. Лашкарьова НАН України, Київ, Україна
4Інститут хімії поверхні ім. О.О. Чуйка Національної академії наук України,
вул. Генерала Наумова, 17, Київ, 03164, Україна
Метою дослідження було вивчення взаємодії експериментальних зразків
біоморфної кераміки на основі карбіду кремнію з кістковою тканиною за даними
скануючої електронної мікроскопії. Для досягнення цієї мети лабораторним тваринам
(20 щурів) здійснили імплантацію зразків досліджуваного матеріалу в нижній щелепі
кісткової тканини. Тварини були видалені з експерименту на 7, 30 і 90 день після
початку експерименту з подальшим дослідженням поверхні матеріалу і площі його
контакту з кістковою тканиною.
На підставі цих результатів було встановлено, що мікроархітектоніка
дослідженої кераміки сприяє процесу репаративного остеогенезу, забезпечуючи умови
для колонізації живих клітин на поверхні матеріалу. Це підтверджує можливість
зв’язуючого співіснування кістки та імплантатів біоморфного карбіду кремнію без
ознак відторгнення або його делімітації. Аналіз результатів CEM показав, що має
місце адаптація кісткової тканини і реструктуризація кістки в присутності карбіду
кремнію, проростання тканини в пори та щільне прилягання до поверхні матеріалу.
|