Стабилизация аморфного фосфата кальция в структуре гидроксиапатита при жидкофазном синтезе

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Жидкофазным синтезом при pH 11 получен аморфизированный гидроксиапатит со стабилизированными включениями аморфного фосфата кальция. Надежными признаками присутствия аморфного фосфата кальция в структуре гидроксиапатита являются: 1) рефлексы α -трикальцийфосфата на дифрактограммах после 800°C; 2) выраженный экзоэффект кристаллизации аморфной фазы при 600-850°С на термограммах. Кристаллизация аморфного фосфата кальция в α -трикальцийфосфат ингибирована влиянием межкластерной воды (0,5 молекул/кластер). В условиях жидкофазного синтеза, ключевым фактором стабилизации до 16% аморфных включений является высокое пересыщение реакционной среды, обеспечиваемое скоростью смешивания растворов реагентов ~10-1 моль/с. Высокое пересыщение реакционной среды способствует формированию оболочки гидроксиапатита вокруг ядра аморфного фосфата кальция. Оболочка гидроксиапатита обуславливает устойчивость аморфной фазы к взаимодействию с ионами маточного раствора на протяжении 30 сут и затрудняет аллотропный переход ( α → β )-трикальцийфосфат при 800°C.

Об авторах

Илья Евгеньевич Глазов

Институт общей и неорганической химии НАН Беларуси

Email: che.glazov@mail.ru
к.х.н., старший научный сотрудник лаборатории фотохимии и электрохимии

Валентина Константиновна Крутько

Институт общей и неорганической химии НАН Беларуси

к.х.н., доцент, заведующий лабораторией фотохимии и электрохимии

Ольга Николаевна Мусская

Институт общей и неорганической химии НАН Беларуси

к.х.н., доцент, ведущий научный сотрудник лаборатории фотохимии и электрохимии

Анатолий Иосифович Кулак

Институт общей и неорганической химии НАН Беларуси

академик НАН Беларуси, д.х.н., профессор, директор ГНУ «Институт общей и неорганической химии НАН Беларуси»

Список литературы

  1. Schilling, A.F. Resorbability of bone substitute biomaterials by human osteoclasts / A.F. Schilling, W. Linhart, S. Filke et al. // Biomaterials. - 2004. - V. 25. - I. 18. - P. 3963-3972. doi: 10.1016/j.biomaterials.2003.10.079.
  2. Dorozhkin, S.V. Calcium orthophosphates (CaPO4): occurrence and properties / S.V. Dorozhkin // Progress in Biomaterials. - 2016. - V. 5. - I. 1. - P. 9-70. doi: 10.1007/s40204-015-0045-z.
  3. Kickelbick, G. Hybrid materials-past, present and future / G. Kickelbick // Hybrid Materials. - 2014. - V. 1. - I. 1. - P. 39-51. doi: 10.34657/541.
  4. LeGeros, R.Z. Biphasic calcium phosphate bioceramics: preparation, properties and applications / R.Z. LeGeros, S. Lin, R. Rohanizadeh, D. Mijares et al. // Journal of Materials Science: Materials in Medicine. - 2003. - V. 14. - I. 3. - P. 201-209. doi: 10.1023/A:1022872421333.
  5. Li, Y. Novel highly biodegradable biphasic tricalcium phosphates composed of α-tricalcium phosphate and β-tricalcium phosphate / Y. Li, W. Weng, K.C. Tam // Acta Biomaterialia. - 2007. - V. 3. - I. 2. - P. 251-254. doi: 10.1016/j.actbio.2006.07.003.
  6. Yang, X. Synthesis of biphasic ceramics of hydroxyapatite and β-tricalcium phosphate with controlled phase content and porosity / X. Yang, Z. Wang // Journal of Materials Chemistry, - 1998. - V. 8. - I. 10. - P. 2233-2237. doi: 10.1039/A802067A.
  7. Dorozhkin, S.V. Multiphasic calcium orthophosphate (CaPO4) bioceramics and their biomedical applications / S.V. Dorozhkin // Ceramics International. - 2016. - V. 42. - I. 6. - P. 6529-6554. doi: 10.1016/j.ceramint.2016.01.062.
  8. Глазов, И.Е. Апатитные фосфаты кальция: жидкофазное формирование, термические превращения, терминология и идентификация / И.Е. Глазов, В.К. Крутько, О.Н. Мусская, А.И. Кулак // Журнал неорганической химии. - 2022. - Т. 67. - № 2. - С. 193-202. doi: 10.31857/S0044457X22020040.
  9. Glazov, I.E. Formation of hydroxyapatite-based hybrid materials in the presence of platelet-poor plasma additive / I.E. Glazov, V.K. Krut'ko, T.V. Safronova et al. // Biomimetics. - 2023. - V. 8. - I. 3. - Art. № 297. -12 p. doi: 10.3390/biomimetics8030297.
  10. Doebelin, N. Profex: a graphical user interface for the Rietveld refinement program BGMN / N. Doebelin, R. Kleeberg // Journal of Applied Crystallography. - 2015. - V. 48. - I. 5. - P. 1573-1580. doi: 10.1107/S1600576715014685.
  11. Combes, C. Amorphous calcium phosphates: synthesis, properties and uses in biomaterials / C.Combes, C.C. Rey // Acta Biomaterialia. - 2010. - V. 6. - I. 9. - P. 3362-3378. doi: 10.1016/j.actbio.2010.02.017.
  12. Hurle, K. Calorimetry investigations of milled α-tricalcium phosphate powders to determine the formation enthalpies of α-TCP and X-ray amorphous tricalcium phosphate / K. Hurle, J. Neubauer, M. Bohner et al. // Acta Biomaterialia. - 2015. - V. 23. - P. 338-346. doi: 10.1016/j.actbio.2015.05.026.
  13. Martin, R.I. Aqueous formation of hydroxyapatite / R.I. Martin, P.W. Brown // Journal of Biomedical Materials Research - 1997. - V. 35. - I. 3. - P. 299-308. doi: 10.1002/(SICI)1097-4636(19970605)35:3<299::AID-JBM4>3.0.CO;2-C.
  14. Montes-Hernandez, G. Nucleation of brushite and hydroxyapatite from amorphous calcium phosphate phases revealed by dynamic in situ Raman spectroscopy / G. Montes-Hernandez, F. Renard // Journal of Physical Chemistry C. - 2020. - V. 124. - I. 28. - P. 15302-15311. doi: 10.1021/acs.jpcc.0c04028.
  15. Huang, Y. Phase transition from α-TCP into β-TCP in TCP/HA composites / Y. Huang, W. Huang, L. Sun et al. // International Journal of Applied Ceramic Technology - 2010. - V. 7. - I. 2. - P. 184-188. doi: 10.1111/j.1744-7402.2009.02384.x.
  16. Vani, R. Hydrothermal synthesis of porous triphasic hydroxyapatite/(α and β) tricalcium phosphate / R. Vani, E.K. Girija, K. Elayaraja et al. // Journal of Materials Science: Materials in Medicine - 2009. - V. 20. - P. 43-48. doi: 10.1007/s10856-008-3480-8.
  17. Maggioni, G.M. Modelling the stochastic behaviour of primary nucleation / G.M. Maggioni, M. Mazzotti // Faraday Discussions. - 2015. - V. 179. - P. 359-382. doi: 10.1039/C4FD00255E.
  18. Zhang, H. Characterization and thermal behavior of calcium deficient hydroxyapatite whiskers with various Ca/P ratios / H. Zhang, M. Zhang // Materials Chemistry Physics - 2011. - V. 126. - I. 3. - P. 642-648. doi: 10.1016/j.matchemphys.2010.12.067.
  19. Gross, K.A. Thermal analysis of amorphous phases in hydroxyapatite coatings / K.A. Gross, V. Gross, C.C. Berndt // Journal of American Ceramic Society. - 1998. - V. 81. - I. 1. - P. 106-112. doi: 10.1111/j.1151-2916.1998.tb02301.x.
  20. Locardi, B. Thermal behaviour of hydroxyapatite intended for medical applications / B. Locardi, U.E. Pazzaglia, C. Gabbi et al. // Biomaterials. - 1993. - V. 14. - I. 6. - P. 437-441. doi: 10.1016/0142-9612(93)90146-S.
  21. Destainville, A. Synthesis, characterization and thermal behavior of apatitic tricalcium phosphate / A. Destainville, E. Champion, D. Bernache-Assollant et al. // Materials Chemistry and Physics. - 2003. - V. 80. - I. 1. - P. 269-277. doi: 10.1016/S0254-0584(02)00466-2.
  22. Addai-Mensah, J. Aggregation behaviour of gibbsite crystals in supersaturated sodium and potassium aluminate liquors /j. Addai-Mensah, J. Li, C.A. Prestidge // Developments in Chemical Engineering and Mineral Processing. - 2002. - V. 10. - I. 5-6. - P. 539-551. doi: 10.1002/apj.5500100607.
  23. Jiang, S. Effect of the aggregation state of amorphous calcium phosphate on hydroxyapatite nucleation kinetics / S. Jiang, W. Jin, Y.N. Wang et al. // RSC Advances. - 2017. - V. 7. - I. 41. - P. 25497-25503. doi: 10.1039/C7RA02208E.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».