Нанокомпозитні матеріали на основі гідроксиапатиту та альгінату натрію: синтез і характеристика
Ключові слова:
нанокомпозити, гідроксиапатит, альгінат натрію, рентгенівська дифрактометрія, ІЧ спектроскопія, просвічуюча мікроскопія
Анотація
Дана робота присвячена розробці та оптимізації методу синтезу апатит-біополімерних наноструктурованих композитних матеріалів для медичного використання з різним співвідношенням полімерної (альгінат натрію, АН) та неорганічної (гідроксиапатит, ГА) фаз та дослідженню їх властивостей. Методами ІЧ-Фур'є спектроскопії, рентгенівської дифрактометрії та просвічуючої електронної мікроскопії (ПЕМ) охарактеризовані склад, структура та морфологія зразків. Визначені пористість, ступінь набухання та invitro реакція на біоактивність у фізіологічному розчині отриманих композитів. Інструментальними методами підтверджено формування в присутності альгінату натрію фази гідроксиапатиту голчатої структури із середнім розміром кристалітів 23 нм з одночасним утворенням біополімерної матриці за рахунок взаємодії позитивно заряджених іонів кальцію (Ca2+) і негативно заряджених карбоксильних груп (СОО-). Зміна рН фізіологічного розчину в присутності досліджуваних зразків свідчить про їх біоактивність.
Завантаження
##plugins.generic.usageStats.noStats##
Посилання
1. Materials in particulate form for tissue engineering. Applications in bone / G.A.Silva, O.P.Coutinho, P.Ducheyene, R.L.Reis // J. Tissue Eng. Regen. Med. – 2007. – V. 1., № 2. – P. 97–109.
2. Bioresorbable composite bone paste using polysaccharide based nano hydroxyapatite / R. Murugan, S. Ramakrishna // Biomaterials. – 2004. – V. 25. – P. 3829–3835.
3. Sacrificial bonds heal bone. Nature / J. Currey // Biomaterials. – 2001. – V. 414. – P. 699–708.
4. Reassessment of long-term use of dense HA as dental implant: case report / M. Ogiso // Journal of Biomedical Materials Research. – 1998. – V. 43, № 3. – P. 318–320.
5. Biomimetically synthesized polymer-hydroxyapatite sheet like nano-composite / S. Nayar, A.K. Pramanick, B.K. Sharma, G. Das, B. Ravi Kumar, A. Sinha // Journal of Materials Science: Materials in Medicine. – 2008. – V. 19., № 1. – P. 301–304.
6. Relationships between polyphosphate chemistry, biochemistry and apatite biomineralization / S.J. Omelon, M.D.Grynpas // Chem. Rev. – 2008. – V. 108. – P. 4694–4715.
7. Hydroxyapatite/ bioactive glass films produced by a sol–gel method: in vitro behavior / N.C. Koseoglu, A. Buyukaksoy, A.Y. Oral, M.H. Aslan // Adv. Eng. Mater. – 2009. – V. 11., № 11. – P. B194– B199.
8. Nanomedicine for implants: A review of studies and necessary experimental tools / H.Liu, T.J.Webster // Biomaterials. – 2007. – V. 28., № 2. – P. 354 – 369.
9. Development of nano-sized hydroxyapatite reinforced composites for tissue engineering scaffolds / J. Huang, Y. Wan Lin, X. Wei Fu, S.M. Best [et al.] // Journal of Materials Science: Materials in Medicine. – 2007. – V. 18. – P. 2151–2157.
10. Performance of adhesive bone cement containing hydroxyapatite particles / S. Morita, K. Furuya, K. Ishihara, N. Nakabayashi // Biomaterials. – 1998. – V. 19. – P. 1601–1606.
11. Synthesis and characterization of grafted nanohydroxyapatites using functionalized surface agents / S. Haque, I. Rehman, J.A. Darr // Langmuir. – 2007. – V. 23. – P. 6671–6676.
12. Hydroxyapatite-alginate biocomposite promotes bone mineralization in different length scales in vivo / F.L. De Paula, I.C. Barreto, M.H. Rocha-Leao [et al.] // Frontiers of Materials Science in China. – 2009. – V. 3. – P. 145–153.
13. Synthesis and biocompatibility of porous nano-hydroxyapatite / collagen / alginate composite / S.M. Zhang, F.Z. Cui, S.S. Liao, Y. Zhu, L. Han // Journal of Materials Science: Materials in Medicine. – 2003. – V. 14. – P. 641–645.
14. Solutions able to reproduce in vivo surface-structure changes in bioactive glass-ceramic A-W / T. Kokubo, H. Kushitani, S.Sakka, T.Kitsugi, T.Yamamuro // Journal of Biomedical Materials Research. – 1990. – V. 24. – P. 721-734.
15. Chemical synthesis and characterization of hydroxyapatite (HAp)-poly (ethylene co vinyl alcohol) (EVA) nanocomposite using a phosphonic acid coupling agent for orthopedic applications / N. Pramanik, S. Mohapatra, P. Bhargava [et al.] // Mater . Sci. Eng. С. – 2009. – V. 29. – Р. 228–236.
16. Development of nanocomposites based on hydroxyapatite/sodium alginate: synthesis and characterization / M. Rajkumar, N. Meenakshisundaram, V. Rajendran // Materials Characterization. – 2011. – V. 62, № 5. – P. 469–479.
17. Структурні та субструктурні особливості апатит-біополімерних композитів: порівняння даних рентгенівської дифракції та просвічуючої електронної мікроскопії з електронною дифракцією / В.М.Кузнецов, Л.Б.Суходуб, Л.Ф.Суходуб // Журнал нано- та електронної фізики. – 2014. – Т.6., № 4. – С.04039-1-04039-6. / Strukturnі ta substrukturnі osoblivostі apatit-bіopolіmernih kompozitіv: porіvnjannja danih rentgenіvs'koї difrakcії ta prosvіchujuchoї elektronnoї mіkroskopії z elektronnoju difrakcієju / V.M.Kuznecov, L.B.Suhodub, L.F.Suhodub // Zhurnal nano- ta elektronnoї fіziki. – 2014. – T.6., № 4. – S.04039-1-04039-6.
18. Mineralization of Chitosan scaffolds with nano-apatite by double diffusion technigue / I.Manjubala, S.Sheler, Jorg Bossert, Klaus D.Jandt // Acta biomaterialia. – 2006. – V. 2., № 1. – P. 75-84.
19. A novel ordered nano hydroxyapatite coating electrochemically deposited on titanium substrate / R. Hu, C.J. Lin, H.Y. Shi // J.Biomed. Mater. Res. A. – 2007. – V. 80. – P. 687–692.
20. An alternative chemical route for the synthesis and thermal stability of chemically enriched hydroxyapatite / D. Choi, P.N. Kumta // J. Am. Ceram. Soc. – 2006. – V. 89. – P. 444–449.
21. In situ processing and properties of nanostructured hydroxyapatite/alginate composite / L. Wang, Y. Li, C. Li // J. Nanopart. Res. – 2009. – V. 11. – P. 691–699.
22. The crystallization of hydroxyapatite in the presence of sodium alginate / P. Malkaj, E. Pierri, E. Dalas // Journal of Materials Science: Materials in Medicine. – 2005. – V. 16. – P. 733–737.
23. Synthesis and characterization of hydroxyapatite/b-tricalcium phoshate nanocomposites using microwawe irradiation / A. Farzadi, M. Solati-Hashjin, F. Bakhshi, A.Aminian // Ceramics International. – 2011. – V.37. – P. 65 – 71.
2. Bioresorbable composite bone paste using polysaccharide based nano hydroxyapatite / R. Murugan, S. Ramakrishna // Biomaterials. – 2004. – V. 25. – P. 3829–3835.
3. Sacrificial bonds heal bone. Nature / J. Currey // Biomaterials. – 2001. – V. 414. – P. 699–708.
4. Reassessment of long-term use of dense HA as dental implant: case report / M. Ogiso // Journal of Biomedical Materials Research. – 1998. – V. 43, № 3. – P. 318–320.
5. Biomimetically synthesized polymer-hydroxyapatite sheet like nano-composite / S. Nayar, A.K. Pramanick, B.K. Sharma, G. Das, B. Ravi Kumar, A. Sinha // Journal of Materials Science: Materials in Medicine. – 2008. – V. 19., № 1. – P. 301–304.
6. Relationships between polyphosphate chemistry, biochemistry and apatite biomineralization / S.J. Omelon, M.D.Grynpas // Chem. Rev. – 2008. – V. 108. – P. 4694–4715.
7. Hydroxyapatite/ bioactive glass films produced by a sol–gel method: in vitro behavior / N.C. Koseoglu, A. Buyukaksoy, A.Y. Oral, M.H. Aslan // Adv. Eng. Mater. – 2009. – V. 11., № 11. – P. B194– B199.
8. Nanomedicine for implants: A review of studies and necessary experimental tools / H.Liu, T.J.Webster // Biomaterials. – 2007. – V. 28., № 2. – P. 354 – 369.
9. Development of nano-sized hydroxyapatite reinforced composites for tissue engineering scaffolds / J. Huang, Y. Wan Lin, X. Wei Fu, S.M. Best [et al.] // Journal of Materials Science: Materials in Medicine. – 2007. – V. 18. – P. 2151–2157.
10. Performance of adhesive bone cement containing hydroxyapatite particles / S. Morita, K. Furuya, K. Ishihara, N. Nakabayashi // Biomaterials. – 1998. – V. 19. – P. 1601–1606.
11. Synthesis and characterization of grafted nanohydroxyapatites using functionalized surface agents / S. Haque, I. Rehman, J.A. Darr // Langmuir. – 2007. – V. 23. – P. 6671–6676.
12. Hydroxyapatite-alginate biocomposite promotes bone mineralization in different length scales in vivo / F.L. De Paula, I.C. Barreto, M.H. Rocha-Leao [et al.] // Frontiers of Materials Science in China. – 2009. – V. 3. – P. 145–153.
13. Synthesis and biocompatibility of porous nano-hydroxyapatite / collagen / alginate composite / S.M. Zhang, F.Z. Cui, S.S. Liao, Y. Zhu, L. Han // Journal of Materials Science: Materials in Medicine. – 2003. – V. 14. – P. 641–645.
14. Solutions able to reproduce in vivo surface-structure changes in bioactive glass-ceramic A-W / T. Kokubo, H. Kushitani, S.Sakka, T.Kitsugi, T.Yamamuro // Journal of Biomedical Materials Research. – 1990. – V. 24. – P. 721-734.
15. Chemical synthesis and characterization of hydroxyapatite (HAp)-poly (ethylene co vinyl alcohol) (EVA) nanocomposite using a phosphonic acid coupling agent for orthopedic applications / N. Pramanik, S. Mohapatra, P. Bhargava [et al.] // Mater . Sci. Eng. С. – 2009. – V. 29. – Р. 228–236.
16. Development of nanocomposites based on hydroxyapatite/sodium alginate: synthesis and characterization / M. Rajkumar, N. Meenakshisundaram, V. Rajendran // Materials Characterization. – 2011. – V. 62, № 5. – P. 469–479.
17. Структурні та субструктурні особливості апатит-біополімерних композитів: порівняння даних рентгенівської дифракції та просвічуючої електронної мікроскопії з електронною дифракцією / В.М.Кузнецов, Л.Б.Суходуб, Л.Ф.Суходуб // Журнал нано- та електронної фізики. – 2014. – Т.6., № 4. – С.04039-1-04039-6. / Strukturnі ta substrukturnі osoblivostі apatit-bіopolіmernih kompozitіv: porіvnjannja danih rentgenіvs'koї difrakcії ta prosvіchujuchoї elektronnoї mіkroskopії z elektronnoju difrakcієju / V.M.Kuznecov, L.B.Suhodub, L.F.Suhodub // Zhurnal nano- ta elektronnoї fіziki. – 2014. – T.6., № 4. – S.04039-1-04039-6.
18. Mineralization of Chitosan scaffolds with nano-apatite by double diffusion technigue / I.Manjubala, S.Sheler, Jorg Bossert, Klaus D.Jandt // Acta biomaterialia. – 2006. – V. 2., № 1. – P. 75-84.
19. A novel ordered nano hydroxyapatite coating electrochemically deposited on titanium substrate / R. Hu, C.J. Lin, H.Y. Shi // J.Biomed. Mater. Res. A. – 2007. – V. 80. – P. 687–692.
20. An alternative chemical route for the synthesis and thermal stability of chemically enriched hydroxyapatite / D. Choi, P.N. Kumta // J. Am. Ceram. Soc. – 2006. – V. 89. – P. 444–449.
21. In situ processing and properties of nanostructured hydroxyapatite/alginate composite / L. Wang, Y. Li, C. Li // J. Nanopart. Res. – 2009. – V. 11. – P. 691–699.
22. The crystallization of hydroxyapatite in the presence of sodium alginate / P. Malkaj, E. Pierri, E. Dalas // Journal of Materials Science: Materials in Medicine. – 2005. – V. 16. – P. 733–737.
23. Synthesis and characterization of hydroxyapatite/b-tricalcium phoshate nanocomposites using microwawe irradiation / A. Farzadi, M. Solati-Hashjin, F. Bakhshi, A.Aminian // Ceramics International. – 2011. – V.37. – P. 65 – 71.
Цитовано
Як цитувати
Мартинюк, О. О., Суходуб, Л. Б., & Суходуб, Л. Ф. (1). Нанокомпозитні матеріали на основі гідроксиапатиту та альгінату натрію: синтез і характеристика. Біофізичний вісник, 1(33), 48-59. вилучено із https://periodicals.karazin.ua/biophysvisnyk/article/view/4334
Розділ
Медична фізика
Авторське право (c) 2015 Мартинюк О. О., Суходуб Л. Б., Суходуб Л. Ф.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
