Синтез органоминеральных композитов (омк)

СИНТЕЗ ОРГАНОМИНЕРАЛЬНЫХ КОМПОЗИТОВ (ОМК)

Н.А. Захаров, Т.В. Захарова, М.А. Орлов

им. Н.С. Курнакова РАН, г. Москва

E-mail: zakharov@igic.ras.ru
Определено влияние воздействия СВЧ на размеры и морфологию нанокристаллов биосовместимого гидроксиапатита кальция Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂ (ГА) в составе органоминеральных композитов (ОМК) ГА/метилцеллюлоза ([C₆H₇O₂(OH)_3-x(OCH₃)_x]_n) (МЦ) при синтезе из водных растворов в системе Ca(OH)₂–H₃PO₄–([C₆H₇O₂(OH)_3-x(OCH₃)_x]_n)-H₂O. На основе результатов физико-химического анализа (химического, РФА, ИКС, ДТА, ТДГ, СЭМ, ПЭМ) продуктов синтеза проанализированы фундаментальные взаимосвязи состав – условия синтеза – структура – дисперсность – свойства при воздействии СВЧ в условиях синтеза, моделирующих процесс биоминерализации нанокомпозита, имитирующего состав костной ткани.

Нативная костная ткань является природным ОМК, состоящим из биоапатита, модельным аналогом которого является стехиометрический ГА, протеинов (в основном, коллагена), полисахаридов, клеточного матрикса и нативных жидкостей. Создание материалов, имитирующих состав костной ткани для искусственных имплантатов, является актуальной задачей материаловедения. Интенсификация процессов синтеза материалов имплантатов в условиях внешних воздействий (включая воздействие СВЧ) и моделирование воздействия СВЧ на процессы биоминерализации входит в число приоритетных задач химии, биофизики и химической технологии функциональных материалов.

Целью работы явилось определение возможности создания ОМК ГА/МЦ и оценка характера и степени влияния воздействия СВЧ излучения на кристаллизацию ГА в ходе его осаждения из водных растворов, кристаллографические и морфологические характеристики нанокристаллов ГА (НКГА) в составе ОМК ГА/МЦ.

Синтез ОМК ГА/МЦ (1 мас.%) из водного раствора в системе Ca(OH)₂–H₃PO₄–([C₆H₇O₂(OH)_3-x(OCH₃)_x]_n)-H₂O проводили на воздухе в продолжение 3, 5 и 10 мин. в СВЧ устройстве (LGMS-1744W, F=2450 МГц; W=700 Вт). По окончании синтеза раствор отстаивали, декантировали и сушили на воздухе при 100⁰С. Продуктом синтеза являлся гексагональный (пр. гр. P6₃/m) НКГА стехиометрического (Ca/P=1.67) состава, параметры элементарной ячейки которого находятся в удовлетворительном соответствии с табличными данными (JCPDS № 9-432: a=9,418 Å; c=6,884 Å) (табл. 1). В продуктах синтеза и отожженных (1000⁰С, 2 ч) образцах НКГА примеси посторонних фаз отсутствовали (рис. 1).

Таблица 1. Кристаллографические и морфологические характеристики НКГА в составе ОМК ГА/МЦ (1 масс.%), образующегося в системе Ca(OH)₂–H₃PO₄–([C₆H₇O₂(OH)_3-x(OCH₃)_x]_n)-H₂O в ходе синтеза под воздействием СВЧ в продолжение 3, 5 и 10 мин.

(|| С, С – размеры НКГА вдоль и перпендикулярно гексагональной оси “c”, соответственно)

Вре-мя син- теза, мин.	Состав (брутто, с учетом адсорбированной воды)	Параметры э.я., Å		Размеры кристаллов, нм		Соот- ношение || С / С
		a	с	|| С	С
3	Ca10(PO4)6(OH)2·3.9H2O	9.415	6.879	33	24	1.38
5	Ca10(PO4)6(OH)2·4.3 H2O	9.415	6.881	34	26	1.31
10	Ca10(PO4)6(OH)2·4.2 H2O	9.413	6.880	39	21	1.86

Рис. 1. Дифрактограммы ОМК ГА/МЦ (1%), синтезированного под воздействием СВЧ излучения при максимальной мощности в течение 3 мин. (1), 5 мин. (2), 10 мин. (3), и продукта термообработки ГА (4).

Результатом воздействия СВЧ в ходе синтеза ОМК ГА/МЦ является интенсификация процесса синтеза. Этот эффект сочетается с уменьшением размеров НКГА вдоль осей “c” и “a” при кратковременном (2 мин.) воздействии СВЧ и последующим удлинением НКГА при увеличении длительности (5, 10 мин.) воздействия СВЧ излучения (рис. 2).

Рис. 2. Геометрические характеристики НКГА, синтезированных, синтезированный в биомиметических условиях (37°С, 3 ч) (1) и под воздействием СВЧ в продолжение 3 (2), 5 (3) и 10 (4) мин.

Эта информация может представлять интерес как для целей направленного синтеза ОМК ГА/биополимер с заданными размерами и морфологией НКГА, так и для учета возможного влияния СВЧ излучения на процессы метаболизма (в частности, процессы остеогенеза).

1. 
   Захаров Н.А., Калинников В.Т. // Фундаментальные науки – медицине. Биофизические медицинские технологии. Т. 2 / Под ред. А.И. Григорьева, Ю.А. Владимирова. – М.: МАКС Пресс, 2015. С. 145-169.
   

Захаров Николай Алексеевич – д.ф.-м.н., гл. н. с.

Захарова Татьяна Владимирована – к.ф.-м.н., доцент

Орлов Максим Андреевич – студент
Вид доклада: устный (/ стендовый)

Каталог: articles
articles -> Гипертонический криз. Причины, симптомы, лечение
articles -> Клинических проявлений чаще всего отмечаются слизисто-гнойные бели, боли при мочеиспускании, боли внизу живота, болезненные ощущения при половом акте. При распространении инфекционного процесса может возникать воспаление желез преддверия влагалища
articles -> За пределами мозга
articles -> Классификация чаёв
articles -> Современные аспекты вакцинации собак. Нобивак® новая эра вакцинации
articles -> Блюда из рыбы
articles -> «Часуйма» тибетский способ приготовления чая
articles -> Табакокурение — один из ведущих факторов риска раковых и нераковых заболеваний. Медицинская помощь в профилактике и отказе от табакокурения

Скачать 63.27 Kb.

Поделитесь с Вашими друзьями: