Медицинская Техника / Медицинская техника №5, 2015 / с. 40-43

Механические свойства объемного нанокомпозитного биоматериала

Л.П. Ичкитидзе, С.В. Селищев, А.Ю. Герасименко, В.М. Подгаецкий

Аннотация

Проведены исследования механических свойств объемных нанокомпозитов (ОНК) из биологического материала [25 % мас. бычьего сывороточного альбумина (БСА), ~ 0,4 % мас. углеродных нанотрубок (УНТ), остальное – вода], изготовленных под действием лазерного излучения. В эксперименте варьировались мощность и время облучения, концентрация и тип УНТ (однослойные и многослойные), время и температура сушки образцов. Плотность ОНК была 1200...1250 кг/м3, твердость по шкале Виккерса HV ~ 350 МПа и прочность на разрыв σ ~ 35 МПа. Твердость материала в 4...5 раз больше, чем у высушенного альбумина. Удельные твердость 0,28 МПа/(кг/м3) и прочность ~ 0,026 МПа/(кг/м3) наноматериала находятся на уровне соответствующих показателей человеческой пористой костной ткани. Предложен возможный механизм упрочнения наноматериала с образованием объемного каркаса из нанотрубок.

Вернуться к содержанию

Сведения об авторах

Леван Павлович Ичкитидзе, канд. физ.-мат. наук, ст. научный сотрудник,
Сергей Васильевич Селищев, д-р физ.-мат. наук, профессор, зав. кафедрой,
Александр Юрьевич Герасименко, канд. физ.-мат. наук, доцент,
Виталий Маркович Подгаецкий, д-р физ.-мат. наук, профессор, кафедра биомедицинских систем, Национальный исследовательский университет «МИЭТ», г. Зеленоград,
e-mail: leo852@inbox.ru

Список литературы

1. Kealley C., Elcombe M., van Riessen A., Ben-Nissan B. Development of carbon nanotube-reinforced hydroxyapatite bioceramics // Physica B. 2006. Vol. 385. PP. 496-498.
2. Wang S.-F., Shen L., Zhang W.-D., Tong Y.-J. Preparation and mechanical properties of chitosan/carbon nanotubes composites // Biomacromolecules. 2005. Vol. 6. PP. 3067-3072.
3. Hench L., Jones R. Biomaterials, Artificial Organs and Tissue Engineering / 2005 Woodhead Publishing. 304 p.
4. Kealley C., Elcombe M., van Riessen A., Ben-Nissan B. Development of carbon nanotube-reinforced hydroxyapatite bioceramics // Physica B. 2006. Vol. 385. PP. 496-498.
5. Kovaleva E.S., Putlayev V.I., Filippov Ya.Yu. et al. Carbonated hydroxyapatite nanopowders for preparation of bioresorbable materials // Mat.-wiss. u. Werkstofftech. 2008. Vol. 39 (11-12). PP. 1-8.
6. Jackson P., Jacobsen N.R., Baun A. et al. Bioaccumulation and ecotoxicity of carbon nanotubes // Chemistry Central Journal. 2013. Vol. 7 (154). PP. 1-21.
7. Gerasimenko A.Yu., Dedkova A.A., Ichkitidze L.P. et al. A study of preparation techniques and properties of bulk nanocomposites based on aqueous albumin dispersion // Optics and Spectroscopy. 2013. Vol. 115 (2). PP. 283-289.
8. Ichkitidze L., Podgaetsky V., Prihodko A. et al. Bulk Composite Nanomaterial with Multiwall. Carbon Nanotubes // Materials Sciences and Applications. 2012. Vol. 3 (10). PP. 728-732.
9. Zhao X., Liu R., Chi Z. et al. New insightsinto behavior of bovine serum albumin adsorbed onto carbon nanotubes: Comprehensive spectroscopic studies // J. Chem. Phys., B. 2010. Vol. 114 (16). PP. 5625-5631.
10. www.nanotam@yandex.ru.
11. Krestinin A.V., Kharitonov A.P., Shul’ga Yu.M. et al. Production and characterization of fluorinated single-walled carbon nanotubes // Nanotechnologies in Russia. 2009. Vol. 4. PP. 60-78.
12. Ichkitidze L., Podgaetsky V., Selishchev S. et al. Electrically- Conductive Composite Nanomaterial with Multi-Walled Carbon Nanotubes // Materials Sciences and Applications. 2013. Vol. 4 (5A). PP. 1-7.
13. Hench L., Thompson I. Twenty-first century challenges for biomaterials // J. R. Soc. Interface. 2010. Vol. 7. S379-S391.
14. Gerasimenko A.Yu., Ichkitidze L.P., Podgaetsky V.M., Selishchev S.V. Biomedical applications of promising nanomaterials with carbon nanotubes // Biomedical Engineering. 2015. Vol. 48 (6). PP. 310-314.