Effect of Lithium Ions on the Properties of Calcium Sulfate Cement Materials

D. R. Khayrutdinova; Хайрутдинова Д. Р.; S. M. Barinov; Баринов С. М.; A. I. Ogarkov; Огарков А. И.; A. A. Konovalov; Коновалов А. А.; A. I. Sinaiskaya; Синайская А. И.; T. O. Obolkina; Оболкина Т. О.; A. A. Egorov; Егоров А. А.; A. S. Fomin; Фомин А. С.; S. V. Smirnov; Смирнов С. В.; Yu. B. Tut’kova; Тютькова Ю. Б.; O. S. Antonova; Антонова О. С.; P. A. Krokhicheva; Крохичева П. А.; M. A. Goldberg; Гольдберг М. А.; V. S. Komlev; Комлев В. С.

doi:10.31857/S0002337X23030077

Влияние ионов лития на свойства кальций-сульфатных цементных материалов

Авторы: Хайрутдинова Д.Р.¹, Баринов С.М.¹, Огарков А.И.¹, Коновалов А.А.¹, Синайская А.И.¹, Оболкина Т.О.¹, Егоров А.А.¹, Фомин А.С.¹, Смирнов С.В.¹, Тютькова Ю.Б.¹, Антонова О.С.¹, Крохичева П.А.¹, Гольдберг М.А.¹, Комлев В.С.¹
Учреждения:
1. Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова Российской академии наук
Выпуск: Том 59, № 3 (2023)
Страницы: 323-332
Раздел: Статьи
URL: https://journal-vniispk.ru/0002-337X/article/view/140175
DOI: https://doi.org/10.31857/S0002337X23030077
EDN: https://elibrary.ru/YSFNTL
ID: 140175

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ
Доступ закрыт

Доступ предоставлен
Доступ закрыт

Только для подписчиков

Аннотация
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

Аннотация

В работе исследованы цементные материалы на основе сульфата кальция (СК), содержащие до 5 мол. % катионов лития. Установлено, что присутствие ионов лития увеличивает растворимость СК-цементов в растворе Дульбекко, при этом значение рН вытяжек изменяется с 6.0 до 8.7. Катионы лития определяются в фосфатно-буферном растворе Дульбекко на первые сутки эксперимента, а на 7-е сутки на поверхности литийсодержащих СК-цементов формируется кальций-фосфатный слой. Выявлено, что присутствие ионов лития двукратно понижает температуру перехода двуводного сульфата кальция в полуводный.

Ключевые слова

сульфат кальция, костные цементы, литий, растворимость, кальций-фосфатный слой

Список литературы

Jiang N., Qin C.H., Ma Y.F., Wang L., Yu B. Possibility of One-Stage Surgery to Reconstruct Bone Defects Using the Modified Masquelet Technique with Degradable Calcium Sulfate as a Cement Spacer: a Case Report and Hypothesis // Biomed. Rep. 2016. V. 4. № 3. P. 374–378. https://doi.org/10.3892/br.2016.584
Hao F., Qin L., Liu J., Chang J., Huan Z., Wu L. Assessment of Calcium Sulfate Hemihydrate–Tricalcium Silicate Composite for Bone Healing in a Rabbit Femoral Condyle Model // Mater. Sci. Eng., C. 2018. V. 88. P. 53–60. https://doi.org/10.1016/j.msec.2018.02.024
Wang P., Pi B., Wang J.N., Zhu X.S., Yang H.L. Preparation and Properties of Calcium Sulfate Bone Cement Incorporated with Silk Fibroin and Sema3A-Loaded Chitosan Microspheres // Front. Mater. Sci. 2015. V. 9. № 1. P. 51–65. https://doi.org/10.1007/s11706-015-0278-8
Orsini G., Ricci J., Scarano A., Pecora G., Petrone G., Iezzi G., Piattelli A. Bone-Defect Healing with Calcium-Sulfate Particles and Cement: An Experimental Study in Rabbit // J. Biomed. Mater. Res., Part B. 2004. V. 68. № 2. P. 199–208. https://doi.org/10.1002/jbm.b.20012
Qin C.H., Zhou C.H., Song H.J., Cheng G.Y., Zhang H.A., Fang J., Tao R. Infected Bone Resection Plus Adjuvant Antibiotic-Impregnated Calcium Sulfate Versus Infected Bone Resection Alone in the Treatment of Diabetic Forefoot Osteomyelitis // BMC Musculoskeletal Disord. 2019. V. 20. № 1. P. 1–8. https://doi.org/10.1186/s12891-019-2635-8
Robinson D., Alk D., Sandbank J., Farber R., Halperin N. Inflammatory Reactions Associated with a Calcium Sulfate Bone Substitute // Ann. Transplantat. 1999. V. 4. № 3–4. P. 91–97. https://europepmc.org/article/med/10853791
Chai F., Raoul G., Wiss A., Ferri J., Hildebrand H.F. Bone Substitutes: Classification and Concerns // Rev. Stomatol. Chir. Maxillo-Fac. 2011. V. 112. № 4. P. 212–221. https://doi.org/10.1016/j.stomax.2011.06.003
Fernandez de Grado G., Keller L., Idoux-Gillet Y., Wagner Q., Musset A.M., Benkirane-Jessel N., Offner D. Bone Substitutes: A Review of Their Characteristics, Clinical Use, and Perspectives for Large Bone Defects Management // J. Tissue Eng. 2018. V. 9. P. 2041731418776819. https://doi.org/10.1177/2041731418776819
Hesaraki S., Nemati R., Nazarian H. Physico–Chemical and in vitro Biological Study of Zinc-Doped Calcium Sulfate Bone Substitute // J. Biomed. Mater. Res., Part B. 2009. V. 91. № 1. P. 37–45. https://doi.org/10.1002/jbm.b.31371
Dikici B.A., Dikici S., Karaman O., Oflaz H. The Effect of Zinc Oxide Doping on Mechanical and Biological Properties of 3D-Printed Calcium Sulfate Based Scaffolds // Biocybern. Biomed. Eng. 2017. V. 37. № 4. P. 733–741. https://doi.org/10.1016/j.bbe.2017.08.007
Huang L., Xie Y.H., Xiang H.B., Hou Y.L., Yu B. Physiochemical Properties of Copper Doped Calcium Sulfate In Vitro and Angiogenesis in vivo // Biotech. Histochem. 2021. V. 96. № 2. P. 117–124. https://doi.org/10.1080/10520295.2020.1776392
Ma Y., Li Y., Hao J., Ma B., Di T., Dong H. Evaluation of the Degradation, Biocompatibility and Osteogenesis Behavior of Lithium-Doped Calcium Polyphosphate for Bone Tissue Engineering // Bio-Med. Mater. Eng. 2019. V. 30. № 1. P. 23–36. https://doi.org/10.3233/BME-181030
Li L., Peng X., Qin Y., Wang R., Tang J., Cui X., Li B. Acceleration of Bone Regeneration by Activating Wnt/B-Catenin Signalling Pathway Via Lithium Released from Lithium Chloride/Calcium Phosphate Cement in Osteoporosis // Sci. Rep. 2017. V. 7. № 1. P. 1–12. https://doi.org/10.1038/srep45204
Таскаева Ю.С., Богатова Н.П. Cоли лития в экспериментальной онкологии // Сибирский науч. мед. журн. 2019. Т. 39. № 5. С. 12–18. https://doi.org/10.15372/SSMJ20190502
Xuemei Wang, Songsong Zhu, Xiaowen Jiang, Yunfeng Li, Donghui Song, Jing Hu. Systemic Administration of Lithium Improves Distracted Bone Regeneration in Rats // Calcif. Tissue Int. 2015. V. 96. P. 534–650. https://doi.org/10.1007/s00223-015-0004-7
Keselowsky B.G., Collard D.M., García A.J. Surface Chemistry Modulates Focal Adhesion Composition and Signaling Through Changes in Integrin Binding // Biomaterials. 2004. V. 25. № 28. P. 5947–5954. https://doi.org/10.1016/j.bimaterials.2004.01.062
Смирнов В.В., Хайрутдинова Д.Р., Антонова О.С., Гольдберг М.А., Смирнов С.В., Баринов С.М. Влияние замещений фосфат-групп на сульфат-группы на фазообразование при синтезе гидроксиапатита // Докл. Академии наук. 2017. Т. 476. № 3. С. 293–296. https://doi.org/10.7868/S0869565217270111
Бутт Ю.М., Сычев М.М., Тимашев В.В. Химическая технология вяжущих материалов / Под ред. Тимашева В.В. М.: Высш. школа, 1980. 472 с.
Киргинцев А.Н. Растворимость неорганических веществ в воде. Рипол Классик, 1972. 245 с.
Хайрутдинова Д.Р., Гольдберг М.А., Крохичева П.А., Антонова О.С., Тютькова Ю.Б., Смирнов С.В., Баринов С.М., Комлев В.С. Особенности растворимости и цитосовместимости in vitro костных цементов на основе сульфата кальция, содержащих фосфат-ионы // Материаловедение. 2021. № 6. С. 39–48. https://doi.org/10.31044/1684-579X-2021-0-6-39-48
Izquierdo-Barba I., Salinas A.J., Vallet-Regí M. In vitro Calcium Phosphate Layer Formation on Sol-Gel Glasses of The CaO-SiO2 System // J. Biomed. Mater. Res. 1999. V. 47. № 2. P. 243–250. https://doi.org/10.1002/(SICI)1097-4636(199911)47: 2<243::AID-JBM15>3.0.CO;2-S
Koutsoukos P.G., Nancollas G.H. Crystal Growth of Calcium Phosphates-Epitaxial Considerations // J. Cryst. Growth. 1981. V. 53. № 1. P. 10–19. https://doi.org/10.1016/0022-0248(81)90051-8
Меньшикова Е.А., Жакова У.В. Применение синхронного термического анализа при изучении гипсового сырья // Проблемы минералогии, петрографии и металлогении. Научные чтения памяти ПН Чирвинского. 2008. № 11. С. 78–80.