ДОСЛІДЖЕННЯ СТРУКТУРИ АМОРФНОГО ФОСФАТУ КАЛЬЦІЮ ЗА ДОПОМОГОЮ ФУНКЦІЇ РАДІАЛЬНОГО РОЗПОДІЛУ АТОМІВ

Анотація

У роботі представлено результати дослідження структури аморфного фосфату кальцію (АФК), синтезованого методом осадження з водних розчинів із різним стехіометричним співвідношенням (Ca/Р) в інтервалі від 1 до 2.13. Цей матеріал є важливою проміжною фазою при формуванні кристалічного гідроксиапатиту (ГА) у розчинах. Водночас, ГА є основним неорганічним компонентом кісткових тканин людини та тварин і тому широко застосовується в біомедичних технологіях. Через особливості структури аморфних речовин рентгенограми АФК мають розмиті дифузні максимуми, що унеможливлює використання традиційних методів рентгеноструктурного аналізу кристалічної структури. Для отримання детальної інформації про просторове розташування атомів у зразках АФК була побудована функція радіального розподілу атомів (ФРРА) на основі експериментальних рентгенограм, оброблених за допомогою програмного забезпечення PDFGetX. Дослідження показали, що ФРРА всіх зразків мають подібний вигляд: головні максимуми розташовані в інтервалі міжатомних відстаней до 10 Å, а їхнє положення мало змінюється зі зростанням співвідношення Ca/Р. Це свідчить про збереження подібної локальної структури у всіх зразках незалежно від хімічного складу, методу синтезу, умов осадження та параметрів обробки. Порівняння результатів з літературними даними дозволило підтвердити модель Познера, згідно з якою АФК та ГА утворені з однакових кластерних елементів – сферичних нанокластерів Ca₉(PO₄)₆.

Таким чином, навіть у аморфному стані АФК виявляє локальну впорядкованість, характерну для кристалічного ГА. Отримані результати є важливими для розуміння механізмів нуклеації та росту ГА з аморфної фази та можуть бути використані при розробці нових біосумісних матеріалів з контрольованими властивостями, зокрема у галузі імплантології, ортопедії, регенеративної медицини, стоматології, фармацевтичної хімії, нанотехнологій та тканинної інженерії кісткових замінників.