Sinteză de material compozit pe baza de titanat de bariu și hidroxiapatită

1. HIDROXIAPATITA

STRUCTURA SI COMPOZITIE:

- Hidroxiapatita este similara chimic cu partea minerala a tesuturilor dure ale mamiferelor;

- Are formula chimica ideala Ca10(PO4)6(OH)2;

- Este osteoconductiva, permitand cresterea osului in interiorul implantului si in consecinta osteointegrarea;

- Are tendinta mare de a forma compusi nonstoichiometrici, prin:

- substitutii cu diferiti anioni si cationi;

- aparitia unor defecte in retea.

- Este cel mai putin solubila dintre fosfatii de calciu.

- Se descompune termic la temperaturi cuprinse intre 800-1200oC, in functie de modul de obtinere;

- Pentru conditii speciale de sinteza poate fi stabila pana la temperaturi de 1500oC;

- In forma densificata nu are proprietati mecanice suficient de bune pentru a putea fi folosita in aplicatii care presupun eforturi mecanice importante (ortopedie).

- In stare pura este monoclinica.

- La 250oC trece in simetria hexagonala.

PROPRIETATI FIZICO-CHIMICE:

- Masa moleculara: M=503 g/mol.

- Culoare: incolor, gri, alb, galben, galben-verzui.

- Sistem cristalin: haxagonal, bipiramidal.

- Duritate pe scara Mohs: 5.

- Indice de refractie: n=1.651.

- Densitate : ρ=3.156 g/cm3

METODE DE OBTINERE A HIDROXIAPATITEI:

- Reactii in faza solida;

- Procese sol-gel;

- Reactii hidrotermale;

- Preparare biomimetica;

- Reactii de co-precipitare.

REACTII IN FAZA SOLIDA

Hidroxiapatita se poate forma si prin reactie in faza solida la T=900°C, in mediu umed conform reactiei:

3C3P + Ca(OH)2 => Ca10(PO4)6(OH)2

Incalzind un amestec de C3P si C4P la 900°C, in mediul umed, se formeaza hidroxiapatita, conform reactiei:

6H3PO4 + 10Ca(NO3)2 + H2O => Ca10(PO4)6(OH)2+20HNO3

SINTEZA SOL – GEL

In ultimii ani, cea mai frecvent utilizata ruta in sinteza hidroxiapatitei este cea neconventionala: sol – gel. Se porneste de la CaO si H3PO4 ca reactivi initiali. Sinteza hidroxiapatitei a fost considerata in urmatoarele conditii:

Sub aspectul morfologiei fazelor, analizele microscopice pun in evidenta influenta puternica a conditiilor de sinteza.

Cresterea temperaturii de sinteza determina astfel o hidroxiapatita mai bine cristalizata, cu o stare structurala mai putin defectoasa.

SINTEZA HIDROTERMALA

Sinteza hidrotermala se desfasoara in autoclava, la temperaturi moderate si presiuni de peste 1 atm. Aceasta tehnica permite obtinerea unui material cu grad ridicat de cristalinitate si cu raportul Ca/P apropiat de cel stoechiometric, adica 1,667. Dimensiunile cristalelor de HAp variaza de la nanometri la milimetri.

APLICATIILE HIDROXIAPATITEI:

Este frecvent utilizata pentru aplicatii ortopedice, dentare si maxilofaciale, fie ca material de acoperire pentru implanturile metalice, fie ca material de umplere osoasa . Prezinta si cateva dezavantaje ce o fac greu de utilizat singura in anumite aplicatii,fiind nevoie de combinarea ei cu alte materiale.

Nu este stabila termic, descompunandu-se la 800-1200oC in functie de stoechiometria sa. Are de asemenea proprietati mecanice slabe deci nu poate fi utilizata pentru solicitari mecanice grele.