Дослідження біологічно активних властивостей скла S53P4, модифікованого бор оксидом

Навчальний заклад: Комунальний заклад освіти «Науковий медичний ліцей «Дніпро»» Дніпропетровської обласної ради»

Автор: Омельченко Вероніка Євгенівна

Номінація: Збереження здоров'я та лікування хвороб (Старша вікова категорія)

Область:

Опис:

Дослідницька робота присвячена вивченню впливу бор оксиду у складі біоскла на його технологічні, фізико-хімічні та біологічно активні властивості. Метою було визначити вплив введення бор оксиду до складу біоскла S53P4 на температуру варки, розчинність матеріалу у фізіологічному середовищі та здатність до утворення гідроксиапатиту — ключового показника біоактивності. У ході експериментів встановлено, що введення до 10 мас.% бор оксиду знижує температуру варки скла з 1350 °C до 1230 °C, що свідчить про суттєве підвищення енергоефективності процесу синтезу. Це є важливою перевагою порівняно з традиційними біоактивними стеклами, для яких характерні високі температури плавлення та, відповідно, більші енергетичні витрати. Крім того, спостерігається зростання розчинності отриманого біоскла у фізіологічному середовищі, що є критичною характеристикою для матеріалів, застосовуваних у тканинній інженерії та регенеративній медицині. Підвищена розчинність сприяє активнішому вивільненню біоактивних іонів (Ca2+, P5+ Si4+, B3+), які стимулюють клітинну відповідь і процеси остеоінтеграції. Рентгенофазовий аналіз підтвердив інтенсивне формування фази фосфату кальцію (гідроксиапатиту) після контакту з модельним фізіологічним розчином, що свідчить про високу біоактивність і потенціал матеріалу до зрощення з кістковою тканиною. На відміну від існуючих аналогів, зокрема комерційного скла S53P4 та міжнародних розробок на основі систем SiO2–CaO–Na2O–P2O5, застосування бору дозволило оптимізувати хімічний склад без втрати біоактивності, з одночасним зниженням енергоспоживання під час виробництва. Це робить розроблену композицію економічно вигідною та технологічно більш гнучкою для масштабного виробництва біоматеріалів. Отримані результати мають практичну значущість для створення нових біоактивних стекол, придатних для відновлення кісткових тканин після травм або операцій, виготовлення покриттів для імплантатів, застосування у тканинній інженерії, ортопедії та стоматології. Таким чином, проведене дослідження демонструє комплексну ефективність — наукову, технологічну та економічну — у порівнянні з наявними міжнародними аналогами і створює основу для подальшої розробки вітчизняних біоактивних матеріалів нового покоління.