Характеристика костной ткани при имплантации керамического материала на основе цирконата лантана в эксперименте

Background. The ceramic based on lanthanum zirconate is characterized by optimal mechanical characteristics, low corrosion potential and the absence of cytotoxicity. Thus, the possibility of its use as bone substituting material is currently studied. The purpose of the study was to determine the mechanical, morphological and x-ray spectral characteristics of bone tissue after implantation of ceramic material based on lanthanum zirconate. Materials and methods. The experiment was conducted on 27 female guinea pigs of a single line, divided into 3 groups of 9 animals each. In the main group (LZ), lanthanum zirconate rods were implanted. In the comparison group (b-TCP), fixation was performed with b-tricalcium phosphate rods. In the native control group (NC) no surgical procedures were performed. A fracture was created in distal metadiaphysis area of femur using open osteoclasia. Animals were hatched 4, 10, and 25 weeks after the start of the experiment. Bone tissue features were studied in the perifocal region. The following methods were used: uniaxial compression, scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive x-ray microanalysis (EDxMA). The statistical analysis was performed using the Mann-Whitney test. Results. The architectonics of the newly formed bone in the LZ group appeared as a developed lacunar tubular network. The structural components of the extracellular matrix were oriented along the bone functional load vectors. The Ca/P ratio in the periimplant region of the bone in the LZ group was significantly higher than in the b-TCP and NC groups. This may indicate a high strength of the newly formed bone. Mechanical testing showed that the strength and performance of the system of “lanthanum zirconate – bone” under uniaxial compression exceeded the similar indicators in the b-TCP group. Conclusion. The synthesized new material based on lanthanum zirconate seems promising for use in traumatology and orthopedics. Although, additional studies are needed to optimize these implants integration into bone tissue.Введение. Керамика на основе цирконата лантана отличается оптимальными механическими характеристиками, низким коррозионным потенциалом и отсутствием цитотоксичности, поэтому в настоящее время изучается возможность ее применения в качестве остеозамещающего материала. Цель исследования определить механические, морфологические, рентгеноспектральные характеристики костной ткани при имплантации керамического материала на основе цирконата лантана. Материал и методы. эксперимент проведен на 27 линейных морских свинках, разделенных на 3 группы по 9 животных в каждой: в основной (ЦЛ) группе проводилась имплантация стержней из цирконата лантана, в группе сравнения фиксация производилась аналогичным стержнем из b-ТКФ, в группе нативного контроля (НК) хирургические манипуляции не проводились. Перелом создавался в области дистального метадиафиза бедренной кости методом открытой остеоклазии. Животные выводились из эксперимента через 4, 10 и 25 нед. после его начала. Исследованы особенности костной ткани перифокальной области. Использовали метод одноосного сжатия, метод растровой электронной микроскопии (РэМ), метод рентгеновского спектрального микроанализа. Статистический анализ проводили с использованием критерия Манна – Уитни. Результаты. Архитектоника новообразованной кости в группе ЦЛ представляла собой развитую лакунарно-канальцевую сеть, компоненты структуры внеклеточного матрикса ориентированы вдоль векторов функциональной нагрузки кости. Соотношение Са/Р в периимплантной области кости в группе ЦЛ было существенно выше, чем в группах b-ТКФ и НК, что может свидетельствовать о высокой прочности новообразованной кости. Механические испытания показали, что система «цирконат лантана — кость» при одноосном сжатии превышает по прочности неповрежденную костную ткань и имеет лучшие показатели по сравнению с использованием b-ТКФ для армирования повреждения. Заключение. Синтезированный новый материал на основе цирконата лантана представляется перспективным для использования в травматологии и ортопедии, однако необходимы дополнительные исследования для оптимизации интеграции имплантатов из этого материала в костную ткань

Oxygen surface exchange kinetics of Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3−δ

The mechanism of oxygen exchange between the gas phase and Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3−δoxide was evaluated by considering the inhomogeneity of the oxide surface. The applicability of existing models for the analysis of the oxygen exchange mechanism was considered. A new model with a dissociation step was suggested. The rate-determining steps of the oxygen exchange process were revealed under different experimental conditions. The change in the rate-determining step occurred at 600-650 °C. The probable cause was considered taking into account the parameter of nonequivalency of adsorption centers. A relationship between the oxygen isotope redistribution rates and the rates of the elementary steps in a “gas phase-solid oxide” system was revealed