Синергия углеродных нанотрубок и полимерной связки позволяет управлять фазовым составом биокерамики

Сотрудниками лаборатории молекулярного имиджинга и фотоакустики ИФПМ СО РАН получены новые результаты в области разработки биокерамики на основе гидроксиапатита (ГА) — основного минерального компонента костной ткани, применение которого в имплантологии ограничено хрупкостью и неконтролируемыми фазовыми превращениями при спекании. В ходе работы проведено сравнение трех составов керамики, спеченных при 1100 °C в вакууме: ГА без добавок, композит с добавлением 0,5 масс.% многостенных углеродных нанотрубок (МУНТ) и тройная система, содержащая дополнительно поливиниловый спирт (ПВС). Ключевой эффект достигается именно при совместном использовании этих двух добавок. Если введение одних нанотрубок снижает содержание нестабильной α-фазы трикальцийфосфата с 19% до 15%, то добавление ПВС полностью подавляет ее образование. При этом вместо α-фазы начинает преимущественно кристаллизоваться более стабильная β-модификация, что важно для долговременной работы имплантата в организме. Установлено, что в чистом ГА и композите с одними МУНТ после спекания наблюдается дефицит кальция на поверхности, тогда как совместное введение МУНТ и ПВС позволяет сохранить эталонное соотношение Ca/P = 1,67, что критически важно для биосовместимости. Одновременно поверхностная пористость снижается с 25% до 14%, что свидетельствует о повышении плотности и структурной однородности керамики, и подтверждается предварительными механическими испытаниями.
Полученные результаты создают основу для разработки биокерамики с прогнозируемыми свойствами. Работа выполнена в рамках государственного задания ИФПМ СО РАН (тема № FWRW-2026-0004) с использованием оборудования ЦКП «Нанотех».

Effect of MWCNTs and PVA on the phase composition and sintering behavior of hydroxyapatite ceramics/ A. Rezvanova, A. Ponomarev, B. Kudryashov, et al. // Ceramics International. – 2026. – V. 52, Is. 18. – DOI 10.1016/j.ceramint.2026.08.002.