Научная статья на тему 'Физико-химическое исследование систем состава «Гидроксилапатит брушит», полученных совместным осаждением'

Физико-химическое исследование систем состава «Гидроксилапатит брушит», полученных совместным осаждением Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

CC BY
1216
204
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
БИОМАТЕРИАЛЫ / ОРТОФОСФАТЫ КАЛЬЦИЯ / СОВМЕСТНОЕ ОСАЖДЕНИЕ / ГИДРОКСИЛАПАТИТ / БРУШИТ / BIOMATERIALS / CALCIUM ORTHOPHOSPHATES / CO-PRECIPITATION / HYDROXYAPATITE / BRUSHITE

Аннотация научной статьи по химическим наукам, автор научной работы — Солоненко А. П., Голованова О. А., Фильченко М. В., Ишутина В. С., Леонтьева Н. Н.

Исследована возможность получения смесей брушита и гидроксилапатита в условиях слабокислой или щелочной среды методом осаждения, основанным на смешении водных растворов нитрата кальция и гидрофосфата аммония, взятых из расчета, что С(Са) общ/С(Р) общ = 1,00 или 1,70. В ходе эксперимента получены образцы, содержащие в своем составе СаНРО 4∙2Н 2О и Са 9(РО 4) 6-x-y(НРО 4) у(СО 3) х(ОН) 2-у. С применением комплекса физико-химических методов изучены особенности фазового, дисперсного составов, морфологии, термической стабильности синтетических смесей.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по химическим наукам , автор научной работы — Солоненко А. П., Голованова О. А., Фильченко М. В., Ишутина В. С., Леонтьева Н. Н.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Physico-chemical investigation of the «hydroxyapatite brushite» compositions, received by co-precipitation

The possibility «of hydroxyapatite brushite» compositions formation by precipitation in weakly acidic or alkaline medium, obtained by mixing of aqueous solutions of Ca(NO 3) 2 and (NH 4) 2HPO 4 (CCa/CPO 4 = 1.00 or 1.70), was studied. Samples containing СаНРО 4∙2Н 2О and Са 9(РО 4) 6-x-y(НРО 4) у(СО 3) x(ОН) 2-у were obtained. The features of phase and disperse compositions, morphology and thermal stability were investigated by a complex of physico-chemical methods.

Текст научной работы на тему «Физико-химическое исследование систем состава «Гидроксилапатит брушит», полученных совместным осаждением»

ХИМИЯ

Вестн. Ом. ун-та. 2012. № 2. С. 135-142.

УДК 544.33 544.34

А.П. Солоненко, О.А. Голованова, М.В. Фильченко, В.С. Ишутина,

Н.Н. Леонтьева, Н.В. Антоничева, К.С. Буяльская, Г.Г. Савельева

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ СИСТЕМ СОСТАВА «ГИДРОКСИЛАПАТИТ - БРУШИТ», ПОЛУЧЕННЫХ СОВМЕСТНЫМ ОСАЖДЕНИЕМ*

Исследована возможность получения смесей брушита и гидроксилапатита в условиях слабокислой или щелочной среды методом осаждения, основанным на смешении водных растворов нитрата кальция и гидрофосфата аммония, взятых из расчета, что С(Са)оби/С(Р)общ = 1,00 или 1,70. В ходе эксперимента получены образцы, содержащие в своем составе СаНРО4-2Н2О и Са9(РО4)б-х-у(НРО4)у(СОз)х(ОН)2-у. С применением комплекса физико-химических методов изучены особенности фазового, дисперсного составов, морфологии, термической стабильности синтетических смесей.

Ключевые слова: биоматериалы, ортофосфаты кальция, совместное осаждение, гид-роксилапатит, брушит.

Введение. Слоновую кость, раковины, кораллы, кусочки металлов (золото или серебро), дерево, кости и зубы животных или умерших людей - эти и другие материалы пытались использовать люди в древние времена для замены утраченных участков твердых тканей, костей и зубов [1-3]. Синтетические композиции на основе одного кальция, реже - его смесей, применяются в наши дни [1-13 и др.]. Для лечения и восстановления частей человеческого тела разработано сравнительно большое количество составов и форм биоматериалов. Однако, несмотря на достигнутый успех, научные исследования в данной области не теряют актуальности ввиду сложности природного аналога - костной ткани, свойств которой требуется достичь.

В качестве возможных направлений модифицирования свойств биоматериалов рассматривают варианты химического допирования наиболее часто используемого их компонента - гидроксилапатита [14-19 и др.] или получения смешанофазных составов [20-23 и др.]. В этой связи в последние годы существенно возрос интерес к биоматериалам, в состав которых входили бы несколько биологически активных фосфатов кальция с различающимися свойствами, поскольку путем сочетания соединений данной группы представляется возможным управление характеристиками конечного продукта, предназначенного для использования in vivo. В литературе в качестве методов получения поликомпонентных порошков описаны механическое смешение чистых фаз, а также термическая обработка кальцийдефецитного гидроксилапатита [Са9(РО4)б-х-у(НРО4)у(СО3)х(ОН)2-у] или других фосфатов кальция [21-23 и др.].

Цель данной работы - исследование смесей брушита и гидроксилапа-тита, полученных методом осаждения из водных растворов.

Объекты и методы исследования. В работе изучены порошкообразные фосфаты кальция, кристаллизовавшиеся в системе Ca(NO3)2 -

(NH4)2HPO4 - H2O. В ходе исследования проведены две серии экспериментов по осаждению малорастворимых фаз в условиях: 1) С(Са)общ/С(Р)общ = 1,70 и рН = 6,00, 12,00 (± 0,05); 2) С(Са)общ/С(Р)общ = 1,00 и рН = 5,50 (± 0,05). При проведении синтезов первой серии к раствору, содержащему Са^03)2 и NH40H, приливали раствор (NH4)2HP04 со скоростью 4,5-5,0 мл/мин

НИР выполнена в рамках реализации ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 гг. (ГК № 14.740.11.0548-0723) и при частичной финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (грант № 10-05-00881-а, грант № 11-05-90425-Укр_ф_а).

© А.П. Солоненко, О.А. Голованова, М.В. Фильченко, В.С. Ишутина,

Н.Н. Леонтьева, Н.В. Антоничева, К.С. Буяльская, Г.Г. Савельева, 2012

при постоянном перемешивании реакционной смеси. Во втором случае соблюдали обратный порядок смешения исходных растворов реагентов и высокую скорость их сливания. Корректировку кислотности среды осуществляли при помощи HNO3 (1:1) или NH4OH (конц.) после полного прибавления компонентов системы. После остарива-ния в течение 2 суток осадки отделяли от раствора фильтрованием, высушивали, взвешивали и исследовали с применением группы физико-химических методов.

Синтетические твердые фазы исследовали с применением комплекса физико-химических методов: РФА (OS Advance, Bruker; программа TOPAS 3.0 (Bruker) - количественный фазовый анализ поликомпонентных образцов, расчет размеров кристаллитов (областей когерентного рассеяния - ОКР)); ИК-Фурье-спектроскопия (ФТ-801, таблетки с KBr); дисперсионный анализ (SAL0-2101, Shimadzu); анализ удельной поверхности (БЭТ, Сорбтометр); оптическая микроскопия (микросокоп МБР-1); ТГА (STA-449C Jupiter, Netzsch); гравиметрия (муфельная печь LOIP LF-7/13-G2, Россия; масса навесок для прокаливания 0,3000 ± 0,0002 г).

В надосадочной жидкости определяли остаточное содержание кальция [РД 52.24.403-94] и фосфатов [РД 52.24.4332005], по убыли их концентрации оценивали соотношение Са2+/РС43- в образце.

Результаты и их обсуждение. В результате проведенных ранее термодинамических расчетов параметров процессов кристаллизации в системе Ca(NO3)2 -

(NH4)2HPO4 - H2O [ССа^т/Ср^щ = 1,00 -2,00, рН = 0 - 14] определены области термодинамической устойчивости фаз бру-шита [СаНРО4-2Н2О], гидроксилапатита [Ca10(PO4)6(OH)2], а также их смесей [24; 25]. Установлено, что в системе Ca(NO3)2 -(NH4)2HPO4 - Н2О (C(Ca)o6ui/C(P)o6m = 1,70) со-

вместное осаждение кислого и основного фосфатов кальция (последний - преобладающий компонент в образующейся смеси) термодинамически вероятно в узкой области слабокислых значений рН (около 5-6); кристаллизация Саю(Р04)6(0И)2 возможна в щелочных средах. Брушит как наиболее устойчивая фаза по данным расчетов формируется в системе Са(М03)2 - (МИ4)2ИР04 - Н2О (С(Са)общ/С(Р)общ = 1,00) при Сисх > 0,050 мМ. В условиях более низких концентраций ионов кальция и фосфатов в среде возрастает вероятность совместного осаждения СаН-РО4-2Н2О и Саю(Р04)б(0И)2.

Для верификации результатов термодинамических расчетов, а также получения смесей брушита и гидроксилапатита и чистых фаз проведены эксперименты по их осаждению в установленных условиях.

На основании данных РФА (рис. 1) определен качественный и количественный фазовый состав полученных осадков. Присутствие на дифрактограммах образцов 1 и 6 (рис. 1) рефлексов только гидроксилапати-та и брушита (согласно карточкам № 110293 и 89-6437 базы данных по порошковой дифракции 1СОО РОК-2, версия 2006 г.) соответственно указывает на отсутствие в их составе примесей других соединений. Образцы 2-5 двухфазны, их дифрактограм-мы характеризуются набором пиков, принадлежащих кислому и основному фосфатам кальция. На основании данных РФА для них рассчитано содержание каждого из компонентов (см. табл. 1). С установленными изменениями фазового состава порошков хорошо согласуются результаты химических анализов, на основании которых оценены соотношения Са2+/Р043- в полученных образцах: с ростом доли брушита в осадке значение Са2+/Р043- снижается от 1,67 до 1,00, характерных для чистых Саш(Р04)6(0И) 2 и СаНРО4-2Н2О.

10 15

Рис. 1. Дифрактограммы синтетических порошков

Таблица 1

Характеристика объектов исследования

№ п/п Массовая доля брушита в осадке, % Са2+/РО+/' в осадке 5уд., м^/г Отодаі, мкм Условия получения

1 0 1,67 ± 0,01 130 ± 7 ~ 140 Са(М0э)2 - (МНфНР04 - Н2О, Са/Р = 1,70 рН = 12,00

2 ~ 17 1,34 ± 0,13 69 ± 4 ~ 70 рН = 6,00

3 ~ 28 1,27 ± 0,09 66 ± 2 ~ 170 Са(М0э)2 - (МНфНР04 - Н2О, Са/Р = 1,00 Сисх = 0,010 мМ

4 ~ 61 1,16 ± 0,05 29 ± 2 ~ 110 Сисх = 0,025 мМ

5 ~ 90 1,07 ± 0,03 14 ± 1 ~ 60 Сисх = 0,050 мМ

6 100 1,00 ± 0,02 4 ± 1 ~ 50 Сисх = 0,200 мМ

ИК-спектры смесей также характеризуются совместным присутствием полос поглощения, вызванных колебаниями группировок атомов в структуре брушита и гидро-ксилапатита (рис. 2).

Рис. 2. Фрагменты ближней области ИК-спектров синтетических порошков

Так, для Са10(Р04)6(0Н)2 на ИК-спектрах проявляются полосы, обусловленные колебаниями связей О-Р-О в тетраэдрах РО43-, которые имеют максимумы поглощения при 1087, 1040, 962, 601, 575 и 474 см-1. Пики с V = 1040 и 1087 см-1 вызваны трижды вырожденными антисимметричными валентными колебаниями связи О-Р-О, Vз. Полоса поглощения при 962 см-1 относится к невырожденной симметричной валентной моде, V!. Интенсивности с максимумами поглощения при 601 и 575 см-1 обусловлены дважды вырожденными валентными колебаниями О-Р-О, V4. Пик с V = 640 см-1 соответствует колебаниям ОН- групп [26]. На спектрах при-

сутствуют полосы Vз моды колебаний СО32-при 1420 и 1450 см-1 и V2 моды при 873 см-1. Присутствие данных полос поглощения в спектрах свидетельствует о частичном замещении групп РО43- карбонат-ионами в структуре гидроксилапатита по В-типу. Стоит отметить, что данный тип замещения характерен для апатита биогенного происхождения [27].

ИК-спектр брушита имеет более сложную структуру, обусловленную появлением группы полос поглощения, вызванных деформационными (525, 576 и 662 см-1) и валентными (987, 1057 и 1135 см-1) колебаниями связей О-Р-О в группах НРО42- [28]. Поглощение связей Р-О(Н) наблюдается в области 871-876 см-1. Присутствие кристаллизационной воды в структуре брушита на спектре фиксируется по модам валентных Н-О-Н, V = 791 см-1, и деформационных колебаний, V = 1219 см-1.

Сложная структура спектров в ближней ИК-области (диапазоны 500-1250 см-1) для образцов 2-5, в которой проявляются полосы поглощения двух фосфатов кальция, также свидетельствует о совместном присутствии брушита и гидроксилапатита в составе полученной твердой фазы. Причем данные ИК-спектроскопии указывают на то, что в состав смесей входит нестехиометрический карбонатзамещенный гидрокси-лапатит В-типа.

В составе осажденных фаз фиксируются также морфологические отличия. Частицы образцов, фазой которых является гид-роксилапатит, представляют собой пористые агрегаты, построенные, согласно данным РФА, из нанокристаллитов основного фосфата кальция (расчетное значение ОКР составляет ~ 13 нм) (рис. 3, 1). Последнее обусловливает высокое значение удельной площади поверхности синтетического порошка чистого Саю(Р04)6(0Н)2 (табл. 1 Эуд). В образце брушита кристаллы вещества представляют собой плоские удлиненные ромбоэдрические пластины микрометровых размеров (рис. 3, б). В составе двухфазных осадков совместно присутствуют частицы двух морфологических типов (рис. 3, 2-5), как отдельно друг от друга, так и в виде агломератов, наростов апатитовых частиц на пластинах брушита.

На рис. 4 представлены дифференциальные кривые распределения частиц исследуемых порошков по размерам. Можно отметить, что образцы 2-5 полидисперсны. В их составе агрегаты гидроксилапатита характеризуются Отоаа1 ~ 100 мкм, кристаллы брушита имеют Отоаа1 ~ 50 мкм. Присутствие последних в смеси обусловливает расплывание дифференциальной кривой распределения частиц порошка по размерам в области малых диаметров (порядка десятков микрон). Как следствие, бифазные образцы характеризуются значительно большей удельной площадью поверхности по сравнению с монофазными порошками брушита, значе-

ние Эуд для которых находится на уровне 4 м2/г (табл. 1). При этом одновременно с ростом доли СаНРО4-2Н2О в составе твердой фазы наблюдается монотонное снижение величины Эуд, характеризующей смеси.

Дальнейшее исследование синтетических образцов фосфатов кальция проведено для установления типа процессов, которые протекают при их прокаливании. Совместно с исследованием термопревращения порошков методом ТГА проведены гравиметрические эксперименты и изучен состав прокаленных образцов методом ИК-Фурье-спектроскопии.

1)1 $

Рис. 3. Морфология частиц синтетических образцов при 120-кратном увеличении (номера образцов на фотографиях соответствуют обозначениям в табл. 1)

0.5 1

50 100

(цШ)

Рис

5 10

Ра.лгЪ± с1е О ± ашеЬег

4. Распределение частиц синтетических фосфатов кальция и их смесей по размерам образцов

500 1000

На рис. 5 представлены термогравиметрические кривые исследуемых образцов в сравнении с ТГ-кривыми чистых гидроксила-патита и брушита. Термопреобразование синтетических смесей включает три типа процессов: (1) удаление воды (адсорбционной и кристаллизационной) и легколетучих примесей (нитрата аммония), 1 = 25-360 °С [29; 30];

(2) формирование фазы пирофосфата кальция, 1 = 360-500 °С [31]; (3) разложение нестехиометрического («осажденного») гидроксила-патита на Са10(Р04)6(0Н)2 и р-Сал(Р04)2 с выделением СО2, присутствующего в структуре [29; 30]. Подробное отнесение протекающих при нагревании процессов к температурным диапазонам приведено в табл. 2.

По кривым ДТГ исследуемых образцов (рис. 6а) можно видеть, что наибольшие потери массы наблюдаются в интервале 1 = 25-230 °С, они вызваны удалением химически не связанной, адсорбционной и кристаллизационной воды из структуры осадка. При этом наибольший экзотермический эффект соответствует процессу формирования структуры монетита: СаНРО4'2Н2О ^

^ СаНРО4 + 2Н2О. Дальнейшее преобразование химического состава смеси происходит на фоне значительного эндотермического эффекта, обусловленного разложением примесного МН4М03, переходом 2 СаНРО4 ^ Са2Р2О7 + Н2О, а также разложением нестехиометрического осажденного апатита и

удалением из его структуры группировок СО32- (рис. 6).

Таким образом, для гидроксилапатита и брушита, входящих в состав синтетических смесей, наблюдается независимый характер протекания процессов термопреобразования составляющих. Каждый из компонентов при нагревании проходит все стадии, характерные для индивидуального соединения. При этом прослеживается корреляция между массовыми потерями образца при прокаливании и содержанием в нем двуводного гидрофосфата кальция (табл. 3).

Как можно видеть из данных табл. 3, с ростом количества брушита в смеси убыль массы образцов на каждом из этапов прокаливания возрастает. Это вызвано увеличением вклада в общий наблюдаемый эффект процессов преобразования кислого фосфата кальция, связанных со структурными превращениями вещества, тогда как потери массы за счет разложения нестехиометрического апатита и удаления адсорбированных на нем примесей становятся все менее существенными.

Состав образцов, прокаленных при различных температурах, изучен методом ИК-Фурье-спектроскопии. Интерпретация данных проводилась с помощью литературных сведений о полосах поглощения соединений кальция и фосфора [26; 28; 32-34].

\ 1 - Гидроксилапатит 100 %

; 2- Смесь гидроксилапатита и брушита (17 %)

! 3 - Смесь гидроксилапатита и брушита (28 %)

\ 4 ~ Смесь гидроксилапатита и брушита (61 %)

| 5 - Брушит 100 %

_____________________________________________

Т. С

Рис. 5. Термогравиметрические кривые синтетических смесей гидроксилапатита и брушита и чистых фаз

Процессы, происходящие при прокаливании образцов

Таблица 2

Температурный интервал (АТ, °С) Процесс, вызывающий убыль массы1 образца

I 25-100 Удаление химически не связанной воды

II 80-230 Удаление слабосвязанной (адсорбированной) из состава осадка и кристаллизационной воды из структуры брушита, формирование структуры монетита

III 200-360 Разложение нитрата аммония, включенного в состав осажденной твердой фазы

IV 360-500 Плавление монетита с образованием пирофосфата кальция

V > 600 Удаление карбонат-ионов из структуры апатита, разложение нестехиометрического гидроксилапатита с образованием стехиометрической фазы и в-трикальция фосфата

т, °с

1 - Гидроксилопатит 100 %

2 - Смесь гидроксилапатита и брушито (17 %)

3 - Смесь гидроксилапатита и брушито (28 %)

4 ~ Смесь гидроксилапатита и брушито (61 %)

5 - Брушит 100 %

Рис. 6. Кривые ДТГ (а) и ДТА (б) синтетических образцов

Таблица 3

Потери массы образцов (Л т, %) в условиях изотермического выдерживания при заданной температуре

А т, % W(CaНРО4 £ см

0 17 28 61 90 100

200 0,83 6,09 9,03 10,47 15,38 21,00

о о 400 3,62 8,03 10,90 12,72 20,40 25,59

кг 800 9,01 9,90 12,17 14,71 22,61 28,23

1100 10,10 10,37 12,47 16,27 22,81 28,07

Согласно данным ИК-Фурье-спектроско-пии, по мере увеличения температуры прокаливания для всех образцов прослеживается снижение интенсивности полос поглощения молекулярной воды, что свидетельствует о ее выходе из состава порошков. Наиболее существенные и характеристические изменения в структуре спектров, свидетельствующие о модификации фазового состава смесей при нагревании, наблюдаются в низкочастотной области в диапазоне от 500 до 1300 см-1, где проявляются валентные и деформационные колебания связей Р-О, О-Р-О, О-Н структурных группировок, об-

разующих СаНРО4-2Н2О, Са10(РО4)6(ОН)2, в-Са3(РО4)2 и Са2Р2О7. Этапы преобразования исходных компонентов смесей в ходе повышения температуры прокаливания представлены на рис. 7.

Невысокие температуры обработки вызывают схожие изменения в виде спектров синтетических смесей. Так, изотермическая выдержка при 200 °С, в ходе которой удаляется химически не связанная вода, способствует более четкому проявлению полос структурных группировок компонентов образцов: 632 см-1 (ОН- группы в апатите), 876, 987 см-1 (связи Р-О, Р-О(Н) в брушите).

Рис. 7. Фрагменты ИК-спектров синтетической смеси ^брушита = 17 %, Са/Р = 1,34): до прокаливания (1) и прокаленной при различных температурах (2 - 5) в течение 2 часов

По достижении 400 °С на ИК-спектрах образцов фиксируются рефлексы, вызванные появлением пирофосфат-ионов в системе в результате процесса: 2 СаНРО4 ^ Са2Р2О7 + Н2О. Разрешение полос поглощения Р2О74-повышается с ростом температуры обработки. На спектре порошка синтетической смеси (Шбрушита = 17 %, Са/Р = 1,34), прокаленной при 800 °С, разделены пики 1156, 1171, 1188, 1212 см-1, отвечающие колебаниям

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

связи Р-О в пирофосфат-ионах. При более низкой температуре прокаливания (400 °С) данные полосы поглощения на спектре образца сливаются и имеют вид пологого плеча у сильных рефлексов Р-О в фосфатных тетраэдрах (1040 и 1090 см-1) структуры апатита. Описанные изменения в виде спектров указывают на появление в составе прокаленного при 800 °С порошка фазы Са2Р2О7 и завершение перехода дигидрофосфат кальция ^ пирофосфат кальция.

Помимо названного превращения, при температуре 800 °С начинается разложение фазы апатита. Согласно данным работы [3], при нагревании выше 700 °С кальцийдефи-цитный гидроксилапатит с Са/Р = 1,50 переходит в в-Са3(РО4)2, тогда как нестехиометрический основный фосфат кальция, для которого 1,50 < Са/Р < 1,67, превращается в смесь Са10(РО4)6(ОН)2 и в-Са3(РО4)2. Присутствие фазы трикальция фосфата бэта-модификации в составе образцов, прокаленных при 800 °С, фиксируется по присутствующим на ИК-спектре интенсивным полосам 550, 580, 605, 945, 982, 1120 см-1. Отсутствие же рефлексов структурных группировок апатита (рис. 8) указывает на тот факт, что в состав всех изучаемых (исходных) смесей совместно с бруши-том входит нестехиометрический гидро-ксилапатит, характеризующийся величиной Са/Р = 1,50. Таким образом, в результате превращений СаНРО4-2Н2О ^ Са2Р207 и Са9(РО4)6-х-у(НРО4)у(СО3)х(ОН)2-у ^ в-Са3(РО4)2 состав исходной двухкомпонентной смеси полностью меняется: брушит + апатит ^ трикальция фосфат + кальция пирофосфат.

Аналогичные процессы протекают в каждой из исследуемых синтетических смесей при воздействии высоких температур. Различен количественный состав конечного продукта, получаемого в результате термообработки:

синтетическом порошке, тем большее количество пирофосфата кальция формируется в процессе обжига. При этом компоненты прокаленного материала наследуют морфологию фаз-предшественников (рис. 9).

Рис. 8. Фрагменты ИК-спектров синтетических смесей с различным содержанием брушита, прокаленных при 1100 °С

Заключение. В ходе проведенного экспериментального исследования верифицированы теоретические расчетные данные [24; 25] об условиях кристаллизации смесей бру-шита и гидроксилапатита, а также чистых фаз. В работе реализован малоизученный с позиции синтеза поликомпонентных порошков способ совместного осаждения их из водных растворов. Установлена принципиальная возможность получения в изученных условиях двухфазных порошков с различным содержанием двуводного гидрофосфата кальция и нестехиометрического карбонат-замещенного гидроксилапатита В-типа, соотношение Са/ Р в котором не превышает 1,50. Варьирование температуры прокаливания синтетических двухфазных порошков дает возможность формирования композиций более сложных составов: СаНРО4-2Н2О + + Са2Р207 + Са9(РО4)6-х-у(НРО4)у(СО3)х(ОН)2-у

(400 °С), Са2Р207 + в-Саэ(РО4)2 +

+ Са9(РО4)6-х-у(НРО4)у(СО3)х(ОН)2-у (800 °С) и

Са2Р207 + в-Сав(РО4)2 (1100 °С). Полученные составы в перспективе могут быть использованы в качестве компонентов биоматериалов.

чем выше содержание брушита в

Рис. 9. Микрофотографии частиц синтетических смесей гидроксилапатита и брушита, прокаленных при 1100 °С, при 120-кратном увеличении

ЛИТЕРАТУРА

[1] Баринов С. М. Керамические и композиционные материалы на основе фосфатов кальция для медицины // Успехи химии. 2010. Т. 79. № 1. С. 15-32.

[2] Dorozhkin S. V. Calcium orthophosphate cements and concretes // Materials. 2009. № 2. Р. 221-291.

[3] Dorozhkin S. V. Calcium orthophosphates // J. Mater. Sci. 2007. Vol. 42. P. 1061-1095.

[4] Dorozhkin S. V. Bioceramics of calcium orthophosphates // Biomaterials. 2010. Vol. 31. Р. 1465-1485.

[5] Путляев В. И. Современные биокерамические материалы // Соров. образов. журн. 2004. Т. 8. № 1. С. 44-50.

[6] Герке С. А. Механизм резорбции инъецируемого остеотропного кальций-фосфатного цемента - рентгенологическое и гистологическое исследование // International magazine of oral implantology. 2009. Vol. 10. № 3. Р. 32-37.

[7] Баринов С. М., Комлев В. С., Гурин А. Н., Фадеева И. В., Бакунова И. В., Фомин А. С. Цементы на основе фосфатов кальция для медицинского применения // Нанотехнологии в онкологии - 2010 : тез. конф. М., 2010. С. 3-13.

[8] Dorozhkin S. V., Epple M. Biological and Medical Significance of Calcium Phosphates // Angew. Chem. Int. Ed. 2002. Vol. 41. P. 3130-3146.

[9] Кубарев О. Л., Комлев В. С., Баринов С. М., Сергеева Н. С., Свиридова И. К., Кирсанова В. А., Ахмедова С. А., Солнцев К. А. Биокерамические гранулы с контролируемой кинетикой резорбции, предназначенные для терапии костных тканей // ДАН. 2006. Т. 409. № 1. С. 73-76.

[10] Pina S., Ferreire J. M. F. Brushite-forming Mg-, Zn- and Sr-substituted bone cements for clinical applications // Materials. Vol. 3. P. 519-535.

[11] Лукина Ю. С. Инъекционный биорезорбируе-мый кальцийфосфатный цемент для ортопедии и травматологии : автореф. дис. ... канд. техн. наук. М., 2010. 18 с.

[12] Комлев В. С. Формирование микроструктуры и свойства кальцийфосфатной керамики для инженерии костной ткани : автореф. дис. . д-ра техн. наук. М., 2011. 45 с.

[13] Федотов А. Ю. Пористые композиционные материалы фосфатно-кальциевая керамика -биополимер для регенерации костных тканей : автореф. дис. ... канд. техн. наук. М., 2010. 24 с.

[14] Соин А. В., Евдокимов П. В., Вересов А. Г., Пут-ляев В. И. Синтез и исследование анионмоди-фицированных апатитов // Альтернативная энергетика и экология. 2007. № 1 (145). С. 130-132.

[15] Климашина Е. С. Синтез, структура и свойства карбонатзамещенных гидроксилапатитов для создания резорбируемых биоматериалов : ав-тореф. дис. ... канд. хим. наук. М., 2011. 23 с.

[16] Степук А. А., Веросов А. Г., Путляев В. И., Третьяков Ю. Д. Влияние анионов NO3", CH3COO' и Cl- на морфологию кристаллов гидроксилапатита кальция // ДАН. 2007. Т. 412. № 2. С. 211-215.

[17] Фадеева И. В., Шворнева Л. И., Баринов С. М., Орловский В. П. Синтез и структура магнийсодержащих гидроксилапатитов // Неорганические материалы. 2003. Т 39. № 9. С. 1102-1105.

[18] Розанцев Г. М., Заславская Л. В., Белоусова Е. Е. Синтез гидроксилапатита кальция,

модифицированного ионами лантана и кремния // Журн. неорг. химии. 2005. Т. 50. № 3. С. 357-361.

[19] Гетьман Е. И., Лобода С. Н., Ткаченко Т. В., Яблочкова Н. В., Чебышев К. А. Изоморфное замещение кальция самарием и гадолинием в структуре гидроксилапатита // Там же. 2010. Т. 55. № 3. С. 374-380.

[20] Кубарев О. Л., Комлев В. С., Майтц М., Баринов С. М. Биоактивная композиционная керамика в системе гидроксилапатит - трикальция фосфат // ДАН. 2007. Т. 413. № 3. С. 360-362.

[21] Смирнов В. В., Гольдберг М. А., Шворнева Л. И., Фадеева И. В., Шибаева Т. В., Баринов С. М. Синтез композиционных биоматериалов в системе гидроксилапатит - кальцит // Там же. 2010. Т. 432. № 2. С. 199 - 202.

[22] Кукуева Е. В., Путляев В. И., Сафронова Т. В. Бифазная резорбируемая керамика ТКФ/ПФК, полученная из продуктов разложения окта-кальциевого фосфата // Нанотехнологии в онкологии - 2010. С. 25-27.

[23] Dorozhkina E. I., Dorozhkin S. V. Mechanism of the solid-state transformation of a calcium-deficient hedroxyapatite (CDHA) into biphasic calcium phosphate (BCP) at elevated temperatures // Chem. Mater. 2002. Vol. 14. P. 4267-4272.

[24] Солоненко А. П., Голованова О. А., Ишути-на В. С. Определение возможности и условий осаждения брушита из водных растворов при варьировании параметров кристаллизационной среды // Бутлеровские чтения. 2010. Т. 21. № 8. С. 17-27.

[25] Солоненко А. П., Голованова О. А. Термодинамическое моделирование процессов образования ортофосфатов кальция // Там же. 2011. Т. 24. № 4. С. 106-112.

[26] Shi J., Klocke A., Zhang M., Bismayer U. Thermally-induced structural modification of dental enamel apatite: Decomposition and transformation of carbonate groups // Eur. J. Mineral. 2005. Vol.17. P. 769-775.

[27] Вересов А. Г., Путляев В. И., Третьяков Ю. Д. Химия неорганических биоматериалов на основе фосфата кальция // Рос. хим. журн. 2004. Т. 48. № 4. С. 52-64.

[28] Mandel S. A., Tas C. Brushite (CaHPO4-2H2O) to octacalcium phosphate (Cas(HPO4)2(PO4)4-5H2O) transformation in DMeM solutions at 36,5 °C // Materials Science and Engineering. 2010. Vol. 30. P. 245-254.

[29] Смирнов Н. Г., Вотяков С. Л., Садыкова Н. О., Киселева Д. В., Щапова Ю. В. Физико-химические характеристики ископаемых костных остатков млекопитающих и проблема оценки их относительного возраста. Ч. 1. Термический и масс-спектрометрический анализ. Екатеринбург : Гощицкий, 2009. 118 с.

[30] Лемешева С. А. Химический состав, свойства костного апатита и его аналогов : автореф. дис. . канд. хим. наук. М., 2009. 20 с.

[31] Лидин Р. А., Андреева Л. Л., Молочко В. А. Константы неорганических веществ : справочник. М. : Дрофа, 2006. 685 с.

[32] Кесслер И. Методы ИК-спектроскопии в химическом анализе. М. : Мир, 1964. 268 с.

[33] Смит А. Прикладная ИК-спектроскопия : пер. с англ. М., 1982. 244 с.

[34] Беллами Л. Инфракрасные спектры сложных молекул. М. : Изд-во иностр. лит., 1963. 290 с.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.