Медико-биологическое значение элементов 4Б группы

Применение гафния в медицинеГафний — это четырехвалентный переходный металл с атомным номером 72, представленный символом Hf в периодической таблице.Hf был назван в честь города, в котором он был обнаружен, Копенгагена, чье латинское название-Hafnia.Так вот, гафний был открыт в Копенгагенском университете в 1923 году [7].До его открытия ученые знали, что он существует, потому что в периодической таблице было пустое место, куда он должен был попасть. Тем не менее, никто не мог найти недостающий элемент.Но в 1923 году голландский физик ДиркRостер и венгерский радиохимик Георг Карл фон Хевеси обнаружили гафний в некоторых циркониевых рудах Норвегии. Они использовали метод, который стал популярным в начале 1900-х годов, называемый рентгеноструктурным анализом. Костер и фон Хевези выстрелили электронами в гафний, и как только электроны попали в гафний, они испустили рентгеновский луч, который отличался от любого из рентгеновских лучей, наблюдаемых таким образом. У них должен быть новый элемент на руках.Гафний — это блестящий и серебристый металл, обладающий пластичными свойствами.Он обычно устойчив к коррозии и обладает химическими свойствами, аналогичными свойствам циркония. Это сходство объясняется наличием валентных электронов, которые являются одинаковыми и принадлежат к одной и той же группе.Примеси, присутствующие в цирконии, сильно влияют на металл гафния. Поэтому оба они считаются самыми неразлучными.При взаимодействии с водой на металле образуется тонкая пленка защитного слоя, которая свидетельствует о возникновении коррозии.Действие кислот на металл отсутствует, но все же при воспламенении в присутствии кислорода металл образует оксиды. Этот металл обладает высокой устойчивостью к некоторым концентрированным щелочам.Около 5,8 промилле верхнего слоя земной коры составляет этот металл. Этот элемент не существует свободно в окружающей среде [8].Ученым было трудно найти гафний, потому что он содержится вместе с цирконием в циркониевой руде. Эти два металла почти идентичны, и ученые только что предположили, что это цирконий.Гафний соединяется с другими элементами, образуя соединения, способные выдерживать экстремальные температуры. Забавный факт: карбид гафния (гафний в сочетании с углеродом) имеет самую высокую температуру плавления из всех двух элементов (3890 °С).Одним из наиболее перспективных неорганических материалов для биомедицинских целей является нанокристаллический оксид гафния (HfO2). Гафний обладает большим рентгеновским сечением захвата и относительно низкой токсичностью, что делает его перспективным тераностическим агентом для рентгенотерапии. Учитывая высокую проникающую способность наночастиц и их значительное накопление в локальной зоне опухоли, такой подход обеспечит максимальную.ЗАКЛЮЧЕНИЕИзвестно, что элементы группы IVб не участвуют в биологической химии каких-либо живых систем. Это твердые тугоплавкие металлы с низкой растворимостью в воде и низкой доступностью для биосферы. Титан - один из немногих переходных металлов первого ряда d-блока, не имеющих известной биологической роли. Радиоактивность резерфордия сделает его токсичным для живых клеток.Титан, который составляет 0,63% земной коры, является распространенным элементом. Два наиболее важных минерала титана-ильменит (FeTiO3) и рутил (TiO2). Основными минералами циркония являются Циркон и бадделеит. Жизнеспособные методы получения титана, циркония и гафния из оксидных руд сталкиваются с двумя проблемами. Во-первых, восстановление углеродом невозможно из-за образования трудноразрешимых карбидов, и даже восстановление Na, Ca или Mg вряд ли удалит весь кислород. Кроме того, титан, цирконий и гафний чрезвычайно реакционноспособны при высоких температурах и, если их не приготовить в отсутствие воздуха, непременно будут загрязнены кислородом и азотом.Титан и его сплавы имеют широкий спектр применения, где коррозионная стойкость, термостойкость и низкая плотность (легкий вес) являются преимуществом. Наиболее широкое применение коррозионностойкие гафний и цирконий нашли в ядерных реакторах. Цирконий имеет очень низкое, а гафний-высокое поперечное сечение захвата тепловых нейтронов.Около миллиона пациентов во всем мире ежегодно проходят лечение для полного замещения артритных тазобедренных и коленных суставов. Протезы бывают разных форм и размеров. Тазобедренные суставы обычно имеют металлический бедренный стержень и головку, которая помещается в гнездо из сверхвысокомолекулярного полиэтилена с низким коэффициентом трения, закрепленное в положении с помощью полиметилметакрилатного костного цемента.Искусственные части могут потребоваться для восстановления способности говорить или есть, а также для косметического внешнего вида, чтобы заменить черты лица, утраченные в результате повреждения или болезни. Остеоинтегрированные титановые имплантаты, отвечающие всем требованиям биосовместимости и прочности, позволили добиться беспрецедентных успехов в хирургии, для успешного лечения пациентов с большими дефектами и до сих пор весьма проблемными состояниями.Циркониевая керамика (стабилизированные иттрием тетрагональные поликристаллы), по-видимому, является подходящим материалом для зубных имплантатов из-за их зубоподобного цвета, превосходных механических свойств и хорошей биосовместимости. Они широко использовались в качестве шаровых головок при тотальном эндопротезировании тазобедренного сустава с замечательными клиническими результатами. Недавние исследования на животных также показали успешное заживление костей зубных циркониевых имплантатов как в ненагруженных, так и в нагруженных условиях. Поскольку традиционное изготовление циркониевых стержней обычно приводит к очень гладким поверхностям, лишь немногие исследования исследовали шероховатые модификации поверхностей циркониевых имплантатов. Это важный аспект, так как уже было продемонстрировано, что шероховатость поверхности и топография также влияют на остеоинтеграцию циркониевых имплантатов.СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫАндриевский Р. А. Наноструктурныедибориды титана, циркония и гафния: синтез, свойства, размерные эффекты и стабильность //Успехи химии. – 2015. – Т. 84. – №. 5. – С. 540-554.Панова Т. И., Морозова Л. В., Поляковà И. Г. Синтез и исследование свойств нанокристаллических диоксидов циркония и гафния //Физика и химия стекла. – 2011. – Т. 37. – №. 2. – С. 238-249.Попович А. А. и др. Применение аддитивных технологий для изготовления индивидуальных компонентов эндопротеза тазобедренного сустава из титановых сплавов //Медицинская техника. – 2016. – №. 3. – С. 43-46.Рыжкова Е. В., Азаматова Ж. К., Азаматов Б. Н. Способ изготовления изделий медицинского назначения из титановых сплавов на станках с чпу в среде mastercam-2018 //Научный Альманах ассоциации France-Kazakhstan. – 2019. – №. 4. – С. 90-99.Мамонов А. М. и др. Исследование влияния инновационных технологий обработки на структуру и физико-химические свойства циркониевого и титанового сплавов для имплантируемых медицинских изделий //Титан. – 2015. – №. 4. – С. 4-11.Майбородин И. В. и др. Современные тенденции выбора и обработки материалов для дентальной имплантации //Стоматология. – 2018. – Т. 97. – №. 4. – С. 68-76.Лозанов В. В., Сысоев С. В., Бакланова Н. И. Термодинамическое моделирование и получение покрытий карбида гафния в системе гафний–углерод–фтор //Неорганические материалы. – 2016. – Т. 52. – №. 7. – С. 718-725.Тулеушев Ю. Ж. и др. Рентгеноструктурные исследования покрытий системы гафний-углерод //Вестник НЯЦ РК выпуск. – 2019.– С. 288-305.