Инжектируемые костные цементы на основе магний-замещенного витлокита, содержащие натрий карбокисметиллцеллюлозу

   Объект исследования. Кальций-магний фосфатные порошки и цементные материалы, а также цементная жидкость, содержащая натрий карбоксил метилцеллюлозу (КМЦ).

   Цель. Создание инжектируемых костных цементов на основе растворимых фаз фосфатов кальция и магния для потенциального применения в малоинвазивных хирургических вмешательствах.

   Методы. Для характеристики материалов использовали лазерный анализатор частиц Fritsch Analysis 22, дифрактометр Shimadzu XRD-6000, растровый электронный микроскоп Tescan Vega II с установкой для энергодисперсионного анализа Inca X-Act Oxford Instruments, анализатор частиц Tristar 3000, вискозиметр Brookfield DV2T, универсальные испытательные машины Instron 5581 и Instron 3382.

   Результаты. Благодаря введению КМЦ был достигнут рост вязкости и поверхностного натяжения цементной жидкости, что обеспечило улучшение характеристик инжектируемости и когезии в водной среде полученных цементных материалов. Было установлено влияние механоактивации цементных порошков, а также введения КМЦ в цементную жидкость на фазовый состав, время схватывания цементов, их микроструктуру, когезию, инжектируемость и прочностные
свойства.

1. Barth J.A., Verbeeck R.M.H. (1984) The CaO-MgO-P,O, System Das Ca0-Mg0-P206-8ystem boi 1000°C fur P z O ~ <33,3 Mo1-X. Z. anorg. allg. Chem., 515.

2. Cahyanto A., Imaniyyah A.G., Zakaria M.N., Hasratiningsih Z. (2017) Mechanical Strength Properties of Injectable Carbonate Apatite Cement with Various Concentration of Sodium Carboxymethyl Cellulose. Key Engin. Mater., 758, 56-60. doi: 10.4028/WWW.SCI-ENTIFIC.NET/KEM.758.56

3. Demir-Oğuz Ö., Boccaccini A.R., Loca D. (2023) Injectable bone cements: What benefits the combination of calcium phosphates and bioactive glasses could bring? Bioactive Mater., 19, 217-236. doi: 10.1016/J.BIOACT-MAT.2022.04.007

4. Goldberg M.A., Krohicheva P.A., Fomin A.S., Khairutdinova D.R., Antonova O.S., Baikin A.S., Smirnov V.V., Fomina A.A., Leonov A.V., Mikheev I.V., Sergeeva N.S., Akhmedova S.A., Barinov S.M., Komlev V.S. (2020a) Insitu magnesium calcium phosphate cements formation: From one pot powders precursors synthesis to in vitro investigations. Bioactive Mater., 5(3), 644-658. doi: 10.1016/j.bioactmat.2020.03.011

5. Jacquart S., Girod-Fullana S., Brouillet F., Pigasse C., Siadous R., Fatnassi M., Grimoud J., Rey C., Roques C., Combes C. (2022) Injectable bone cement containing carboxymethyl cellulose microparticles as a silver delivery system able to reduce implant-associated infection risk. Acta Biomater., 145, 342-357. doi: 10.1016/J.ACTBIO.2022.04.015

6. Jacquart S., Poquillon D., Dechambre G., Cazalbou S., Rey C., Combes C. (2016) Mechanical properties of self-setting composites: Influence of the carboxymethylcellulose content and hydration state. J. Mater. Sci., 51(9), 4296-4305. doi: 10.1007/s10853-016-9739-4

7. Kobayashi H., Fujishiro T., Belkoff S.M., Kobayashi N., Turner A.S., Seim H.B., Zitelli J., Hawkins M., Bauer T.W. (2009) Long-term evaluation of a calcium phosphate bone cement with carboxymethyl cellulose in a vertebral defect model. J. Biomed. Mater. Res. Part A, 88A(4), 880-888. doi: 10.1002/jbm.a.31933

8. Krokhicheva P.A., Goldberg M.A., Fomin A.S., Khayrutdinova D.R., Antonova O.S., Baikin A.S., Konovalov A.A., Leonov A.V., Mikheev I.V., Merzlyak E.M., Kirsanova V.A., Sviridova I.K., Sergeeva N.S., Barinov S.M., Komlev V.S. (2023) Enhanced bone repair by silver-doped magnesium calcium phosphate bone cements. Ceramics Int. doi: 10.1016/j.ceramint.2023.03.052

9. Lee H.J., Kim B., Padalhin A R., Lee B.T. (2019) Incorporation of chitosan-alginate complex into injectable calcium phosphate cement system as a bone graft material. Mater. Sci. Engin. C, 94, 385-392. doi: 10.1016/j.msec.2018.09.039

10. Li C., Hao W., Wu C., Li W., Tao J., Ai F., Xin H., Wang X. (2020) Injectable and bioactive bone cement with moderate setting time and temperature using borosilicate bio-glass-incorporated magnesium phosphate. Biomed. Mater., 15(4), 045015. doi: 10.1088/1748-605X/AB633F

11. Liu W.C., Wang H.Y., Chen L.C., Huang S.W., Wu C., Chung R.J. (2019) Hydroxyapatite/tricalcium silicate composites cement derived from novel two-step sol-gel process with good biocompatibility and applications as bone cement and potential coating materials. Ceramics Int., 45(5), 5668-5679. doi: 10.1016/j.ceramint.2018.12.032

12. Miehle E., Bader-Mittermaier S., Schweiggert-Weisz U., Hauner H., Eisner P. (2021) Effect of physicochemical properties of carboxymethyl cellulose on diffusion of glucose. Nutrients, 13(5). doi: 10.3390/nu13051398

13. Rahman M.S., Hasan M.S., Nitai A.S., Nam S., Karmakar A.K., Ahsan M.S., Shiddiky M.J.A., Ahmed M.B. (2021) Recent developments of carboxymethyl cellulose. Polymers, 13(8), 1345. doi: 10.3390/POLYM13081345/S1

14. Shelekhov E.V, Sviridova T.A. (2000) PROGRAMS FOR X-RAY ANALYSIS OF POLYCRYSTALS. Temlicheskaya Obrabotka Metallov, 42(8).

15. Wang Q., Dong, J. F., Fang, X., & Chen, Y. (2022). Application and modification of bone cement in vertebroplasty : A literature review. Joint Diseases and Related Surgery, 33(2), 467-478. doi: 10.52312/jdrs.2022.628

16. Wang, X.H., Jia S.J., Hao D.J., Wang N.N. (2020) Advances in the modification of injectable calcium-phosphate-based bone cements for clinical application. Chin. Med. J., 133(21), 2610-2612. doi: 10.1097/CM9.0000000000001092

17. Wei J., Jia J., Wu F., Wei S., Zhou H., Zhang H., Shin J.W., Liu C. (2010) Hierarchically microporous/macroporous scaffold of magnesium-calcium phosphate for bone tissue regeneration. Biomaterials, 31(6), 1260-1269. doi: 10.1016/j.biomaterials.2009.11.005

18. Wei L., Chen C., Hou Z., Wei H. (2016) Poly (acrylic acid sodium) grafted carboxymethyl cellulose as a high performance polymer binder for silicon anode in lithium ion batteries. Sci. Rep., 6. doi: 10.1038/srep19583

19. Wu F., Su J., Wei J., Guo H., Liu C. (2008) Injectable bioactive calcium-magnesium phosphate cement for bone regeneration. Biomed. Mater., 3(4). doi: 10.1088/1748-6041/3/4/044105