Синтез і дослідження ферум- та карбонатвмісних кальцію фосфатів апатитового типу

Н.Ю. Струтинська; Є.О. Комащенко; М.С. Слободяник

doi:10.15407/dopovidi2024.02.044

Автор(и)

Н.Ю. Струтинська Taras Shevchenko National University of Kyiv, Kyiv, Ukraine https://orcid.org/0000-0001-9738-9689
Є.О. Комащенко Київський національний університет ім. Тараса Шевченка, Київ, Україна https://orcid.org/0009-0004-0241-7405
М.С. Слободяник Київський національний університет ім. Тараса Шевченка, Київ, Україна https://orcid.org/0000-0003-2684-9806

DOI:

https://doi.org/10.15407/dopovidi2024.02.044

Ключові слова:

апатит, ферум(ІІІ), карбонат-аніон, ІЧ-спектроскопія, in vitro біоактивність

Анотація

Кальцію фосфати синтезовано у водних розчинах за мольних співвідношень: Ca²⁺: Fe³⁺ : PO₄³⁻: CO₃²⁻= 10 — y : х : (6 − z) : z (х = 0,1, 0,25, 0,5 та 1; z = 0, 0,3 та 0,5) і температури 25 º С з подальшим їх нагріванням до 500 º С впродовж 2 год. Методом порошкової рентгенографії встановлено формування фаз апатитового типу (гексагональна сингонія), параметри комірок для яких корелюють з кількістю феруму та карбонату в їх складі. Встановлено, що розміри частинок не залежать від співвідношення компонентів у вихідному розчині і знаходяться в межах значень 20—27 нм. Результати ІЧ-спектроскопії підтверджують реалізацію часткового заміщення фосфату на карбонат (Б-тип) у структурі апатитового типу. Дослідження біоактивності синтезованих ферум та карбонатвмісних кальцію фосфатів in vitro виявило можливості регулювання характеру зміни рН середовища шляхом варіювання вмісту легувальних допантів, що в подальшому може забезпечувати різні вимоги, пов’язані з регулюванням рН середовища, у разі застосування таких синтетичних матеріалів.

Завантаження

Дані завантаження ще не доступні.

Посилання

Jiang, Y., Yua, Z. & Huang, J. (2019). Substituted hydroxyapatite: a recent development. Mater. Technol., 35, No. 11-12, pp. 785-796. https://doi.org/10.1080/10667857.2019.1664096

Wang, X., Huang, S. & Peng, Q. (2023). Metal ion-doped hydroxyapatite-based materials for bone defect restoration. Bioengineering, 10, No. 12, 1367. https://doi.org/10.3390/bioengineering10121367

Brunello, G., Panda, S., Schiavon, L., Sivolella, S., Biasetto, L. & Del Fabbro, M. (2020). The impact of bioceramic scaffolds on bone regeneration in preclinical in vivo studies: A systematic review. Materials, 13, No. 7, 1500. https://doi.org/10.3390/ma13071500

Ratnayake, J. T. B., Mucalo, M. & Dias, G. J. (2016). Substituted hydroxyapatites for bone regeneration: A review of current trends. J. Biomed. Mater. Res. BAppl. Biomater., 105, No. 5, pp. 1285-1299. https://doi.org/10.1002/jbm.b.33651

Panda, S., Biswas, C. K. & Paul, S. (2021). A comprehensive review on the preparation and application of calcium hydroxyapatite: A special focus on atomic doping methods for bone tissue engineering. Ceram. Int., 47, No. 20, pp. 28122-28144. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2021.07.100

Ressler, A., Žužić, A., Ivanišević, I., Kamboj, N. & Ivanković, H. (2021). Ionic substituted hydroxyapatite for bone regeneration applications: A review. Open Ceram., 6, 100122. https://doi.org/10.1016/j.oceram.2021.100122

Fosca, M., Streza, A., Antoniac, I. V., Vadalà, G. & Rau, J. V. (2023). Ion-doped calcium phosphate-based coatings with antibacterial properties. J. Funct. Biomater., 14, No. 5, 250. https://doi.org/10.3390/jfb14050250

Madupalli, H., Pavan, B. & Tecklenburg, M. M. J. (2017). Carbonate substitution in the mineral component of bone: Discriminating the structural changes, simultaneously imposed by carbonate in A and B sites of apatite. J. Solid State Chem., 255, pp. 27-35. https://doi.org/10.1016/j.jssc.2017.07.025

Wong, S. L., Drouet, C. & Deymier, A. (2023). Carbonate environment changes with Na or K substitution in biomimetic apatites. Materialia, 29, 101795. https://doi.org/10.1016/j.mtla.2023.101795

Bigi, A., Boanini, E. & Gazzano, M. (2016). 7 — Ion substitution in biological and synthetic apatites. In Biomin- eralization and biomaterials: Fundamentals and applications (pp. 235-266). Elsevier. https://doi.org/10.1016/ B978-1-78242-338-6.00008-9

Predoi, D., Iconaru, S. L., Ciobanu, S. C., Predoi, S.-A., Buton, N., Megier, C. & Beuran, M. (2021). Development of iron-doped hydroxyapatite coatings. Coatings, 11, No. 2, 186. https://doi.org/10.3390/coatings11020186

Shannon, R. D. (1976). Revised effective ionic radii and systematic studies of interatomic distances in halides and chalcogenides. Acta Cryst., A32, рр. 751-767. https://doi.org/10.1107/S0567739476001551

Low, H. R., Phonthammachai, N., Maignan, A., Stewart, G. A., Bastow, T. J., Ma, L. L. & White, T. J. (2008) The crystal chemistry of ferric oxyhydroxyapatite. Inorg. Chem., 47, рр. 11774-11782. https://doi.org/10.1021/ic801491t

Fleet, M. F., Lu, X. & King, P. L. (2004). Accommodation of the carbonate ion in apatite: An FTIR and X-ray structure study of crystals synthesized at 2—4 GPa. Amer. Mineral., 89, рр. 1422-1432. https://doi.org/10.2138/ am-2004-1009

Strutynska, N., Zatovsky, I., Slobodyanik, N., Malyshenko, A., Prylutskyy, Y., Prymak, O., Vorona, I., Ishchen- ko, S., Baran, N., Byeda, A. & Mischanchuk, A. (2015). Preparation, characterization, and thermal transformation of poorly crystalline sodium- and carbonate-substituted calcium phosphate. Eur. J. Inorg. Chem., 2015, pp. 622-629. https://doi.org/10.1002/ejic.201402761