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.
Завантаження
Посилання
2. L. Rodrigues, M. Motisuke, C. A. C. Zavaglia. Key Eng. Mater, 396–398, 623 (2008). https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/KEM.396-398.623
3. B. Cengiz, Y. Gokce, N. Yildiz, Z. Aktas, A. Calimli. Colloids Surf, A 322, 29 (2008). https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2008.02.011
4. S. S. A. Abidi, Q. Murtaza. J. Mater. Sci. Techno, 30, 307 (2014). https://doi.org/10.1016/j.jmst.2013.10.011
5. A. Yelten-Yilmaz, S. Yilmaz. Ceram. Int, 44, 9703 (2018). https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2018.02.201
6. G. Mancardi, C. E. Hernandez Tamargo, D. Di Tommaso, N. H. De Leeuw. J. Mater. Chem, B 5, 7274 (2017). https://doi.org/10.1039/C7TB01199G
7. B. Jin, Z. Liu, C. Shao, J. Chen, L. Liu, R. Tang, J. J. De Yoreo. Cryst. Growth Des, 21, 5126 (2021). https://doi.org/10.1021/acs.cgd.1c00503
8. A. Lotsari, A. K. Rajasekharan, M. Halvarsson, M. Andersson. Nat. Commun, 9, 4170 (2018). https://doi.org/10.1038/s41467-018-06570-x
9. J. Mahamid, L. Addadi, S. Weiner. J. Struct. Biol, 174, 527 (2011). https://doi.org/10.1016/j.jsb.2011.05.013
10. J. Stammeier, B. Purgstaller, D. Hippler, V. Mavromatis, M. Dietzel. MethodsX, 5, 1241 (2018). https://doi.org/10.1016/j.mex.2018.09.015
11. A. L. Boskey, A. S. Posner. J. Phys. Chem, 77, 2313 (1973). https://doi.org/10.1021/j100640a040
12. U. Mahlknecht, G. W. Marshall, S. J. Marshall, B. Ganss. Crit. Rev. Oral Biol. Med, 30, 227 (2019). https://doi.org/10.1177/1544111319860081
13. A. Indurkar, R. Choudhary, K. Rubenis, M. Nimbalkar, A. Sarakovskis, A. R. Boccaccini, J. Locs. ACS Omega, 8, 26782 (2023). https://doi.org/10.1021/acsomega.3c00796
14. L. D. Esposti, S. Markovic, N. Ignjatovic, S. Panseri, M. Montesi, A. Adamiano, M. Fosca, J. V. Rau, V. Uskokovic, M. Iafisco. J. Mater. Chem, B 9, 4832 (2021). https://doi.org/10.1039/d1tb00601k
15. E. T. Hwang, R. Tatavarty, J. Chung, M. B. Gu. ACS Appl. Mater. Interfaces, 5, 532 (2013). https://doi.org/10.1021/am302580p
16. M. Mosina, J. Locs. Key Eng. Mater, 850, 199 (2020). https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/KEM.850.199
17. L. D. Esposti, M. Fosca, A. Canizares, L. Del Campo, M. Ortenzi, A. Adamiano, J. V. Rau, M. Iafisco. Phys. Chem. Chem. Phys, 24, 24514 (2022).
https://doi.org/10.1039/d2cp02352k
18. M. W. Terban, S. J. L. Billinge. Chem. Rev, 122, 1208 (2022). https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.1c00237
19. K. Laaziri, S. Kycia, S. Roorda, M. Chicoine, J. L. Robertson, J. Wang, S. C. Moss. Phys. Rev, Lett. 82, 3460 (1999). https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.82.3460
20. K. C. Nandi, H. N. Acharya, D. Mukherjee. J. Mater. Sci, Lett. 11, 38 (1992). https://doi.org/10.1007/BF00720775
21. Y. Avsar, A. Saral, F. Ilhan, B. Akyuz, M. T. Gonullu. J. Air Waste Manag. Assoc, 71, 293 (2021). https://doi.org/10.1080/10962247.2020.1832622
22. P. Juhas, T. Davis, C. L. Farrow, S. J. L. Billinge. J. Appl. Cryst, 34, 536 (2001). https://doi.org/10.1107/S0021889801009207
23. C. Combes, C. Rey. Acta Biomater, 6, 3362 (2010). https://doi.org/10.1016/j.actbio.2010.02.017
3.gif){kind=logo}
