2025-02-252025-02-25https://ir.library.knu.ua/handle/15071834/5917На сьогодні пошук ефективних матеріалів для відновлення кісткової тканини є надзвичайно актуальним і може бути успішно реалізованим на першому етапі за умови поєднання зусиль хіміків, матеріалознавців та біологів. У тому числі такі матеріали потребує військова та цивільна медицина при лікуванні травматичних пошкоджень, відновленні втраченої кістки після видалення кісти та інших персоналізованих випадках, що вимагають використання пластичних матеріалів. Необхідність забезпечення різних вимог, що ставляться до таких матеріалів (швидкість резорбції, антимікробні і механічні властивості та ін) та покращення їх властивостей формують цілий ряд задач для спеціалістів різних галузей: хіміків у пошуку шляхів регулювання властивостей матеріалів ще на стадії їх синтезу та біологів для встановлення основних факторів, які визначають біоактивність чи індеферентність матеріалу в біосистемі. Даний проєкт направлений на розробку біоактивних композитів на основі модифікованих кальцій фосфатів та оксидів цирконію чи силіцію чи феритів двовалентного металу і для науково-обгрунтованого вирішення поставлених у ньому завдань планується поєднання зусиль хіміків та біологів. Новизна дослідження полягає у ціленаправленому регулюванні практично важливих фізико-хімічних характеристик біоактивних кальцій фосфатів через їх хімічне модифікування комплексом мікроелементів, необхідних для локального впливу на кісткову тканину з метою пришвидшення процесів її відновлення та комбінування з оксидом цирконію чи силіцію чи фериту двовалентного металу для забезпечення спеціальних функціональних властивостей. Запропонований підхід розробки біоактивних кальцій фосфатів дозволить не лише наблизити склад синтетичних матеріалів до відповідного для кісткової тканини і створити умови для її ефективного відновлення, але й додатково функціоналізувати матеріал з необхідними механічними, інтеграційними показниками, антимікробною активністю та швидкістю резорбції залежно від поставлених клінічних вимог. Систематичне дослідження закономірностей формування нанорозмірних кальцій фосфатів за різних умов, у присутності різних кількостей домішкових іонів (натрій, калій, магній, цинк, карбонат-аніон), а також їх комплексу дозволить одержати зразки, що містять дозовану кількість необхідних мікроелементів. Подальше вивчення їх біоактивності, антимікробних та інших властивостей, у тому числі і цитотоксичності і гемосумісності дозволить встановити найбільш оптимальні хімічні склади зразків, що будуть запропоновані для доклінічних досліджень. Результатом виконання проєкту будуть розроблені склади біоактивних композитів на основі кальцій фосфатів, легованих комплексом мікроелементів і інших іонів та оксидів цирконію, кремнію чи феритами двовалентних металів зі спеціальними (біоактивністю, антимікробними та механічними) властивостями, придатних для відновлення кісток чи заповнення їх дефектів, які утворилися після травми, хірургічних втручань, видалення пухлинних новоутворень.Today, to develop of effective materials for bone regeneration is extremely relevant and can be successfully implemented at the first stage with combined efforts of chemists, material scientists and biologists. Military and civilian medicine are also needed such materials for the treatment of traumatic injuries, restoration of lost bone after cyst removal and other personalized cases that require using of plastic materials. The need to meet various requirements for such materials (resorption rate, antimicrobial and mechanical properties, etc.) and improve their properties create a number of tasks for specialists in various fields: chemists in search of ways to regulate the properties of materials even at the stage of their synthesis, and biologists to establish the main factors that determine the bioactivity or indifference of the material in the biosystem. This project is aimed at the development of bioactive composites based on modified calcium phosphates and oxides of zirconium or silicon or ferrites of a divalent metal, and a combination of efforts of chemists and biologists is planned for a scientifically sound solution to the tasks set in it. The novelty of the research consists in the purposeful regulation of practically important physicochemical characteristics of bioactive calcium phosphates through their chemical modification with a complex of microelements which are necessary for a local effect on bone tissue in order to speed up the processes of its recovery and combining with zirconium oxide or silicon or ferrite of a divalent metal to provide special functional properties. The proposed approach to the development of bioactive calcium phosphates will allow not only to bring the composition of synthetic materials closer to that suitable for bone tissue and create conditions for its effective restoration, but also to additionally functionalize the material with the necessary mechanical and integration indicators, antimicrobial activity and resorption speed depending on the clinical requirements. A systematic study of formation of calcium phosphates at different conditions, in the presence of different amounts of impurity ions (sodium, potassium, magnesium, zinc, carbonate-anion), as well as their complex, will allow to obtain samples containing necessary amount of trace elements. Further investigation of their bioactivity, antimicrobial and other properties, including cytotoxicity and hemocompatibility, will allow establishing the most optimal chemical compositions of the samples that will be proposed for preclinical studies. The authors of the project have many years of experience in the synthesis and research of bioactive calcium phosphates. The team consists of specialists in chemistry and biology. Among them are 2 young scientists, an engineer (postgraduate student) and laboratory assistants (two students of II level education). The performers have modern scientific equipment at their disposal. The result of the project will be the development of compositions of bioactive composites based on calcium phosphates doped with trace elements complex and other ions and oxides of zirconium, silicon or ferrites of divalent metals with special (bioactivity, antimicrobial and mechanical) properties, suitable for restoring bones or filling their defects that have formed after trauma, surgical interventions, removal of neoplasms.біоактивні композитимікроелементицинкантимікробна активністьцитотоксичністьматеріали для ортопедіїbioactive compositestrace elementszincantimicrobial activitycytotoxicitymaterials for orthopedicsexperimental development