Wpływ warunków syntezy na skład chemiczny oraz właściwości fizykochemiczne apatytów biomimetycznych

Fizyka Medyczna - Farmacja Fizyczna 2020

Apatyt biologiczny jest głównym składnikiem nieorganicznej frakcji tkanek twardych, takich jak tkanka kostna czy tkanki zmineralizowane zęba. Nanokryształy apatytu biologicznego to ortofosforany wapnia z wbudowanymi w apatytową strukturę jonami „obcymi”, takimi jak: Mn2+, Mg2+ , Cl- , Zn2+ , Na+ , K+ , F- , CO32- , BO33- , SiO44- , itd. Zanieczyszczenia w apatycie kości, szkliwa czy zębiny wpływają nie tylko na właściwości fizykochemiczne, ale również biologiczne tkanek. Do zainteresowań współczesnej bioinżynierii materiałowej należy opracowanie materiałów biomimetycznych, zainspirowanych budową tkanek w organizmie ludzkim. Dlatego też, jednym z celów naszych badań było opracowanie metody syntezy nanokrystalicznych apatytów węglanowych imitujących apatyt biologiczny z wbudowanymi do struktury jonami „obcymi”. Kolejnym celem było zbadanie wpływu różnych czynników na skład chemiczny oraz właściwości fizykochemiczne apatytów, aby w konsekwencji zoptymalizować proces syntezy i uzyskać apatyt fosforanowo-wapniowy jak najbardziej przypominający apatyt biologiczny.

Syntezę wielopodstawionego apatytu węglanowego prowadzono metodą mokrą w roztworze zawierającym jony Na+, K+, Mg2+, Cl-, CO32-. Prowadzono ją w różnych temperaturach, różnym pH, w różnych stężeniach roztworów reagentów i z innym czasem starzenia. Efektem końcowym było otrzymanie 16 próbek apatytu. Otrzymane proszki poddano analizie fizykochemicznej: spektroskopii w średniej podczerwieni FT-IR, spektroskopii Ramana, dyfraktometrii proszkowej PXRD, spektrometrii ICP-OES oraz transmisyjnej mikroskopii elektronowej TEM.

Otrzymane wyniki przeanalizowano pod kątem stopnia krystaliczności proszków, a także zawartości poszczególnych jonów w próbkach. Wszystkie materiały charakteryzują się jedną fazą krystaliczną - apatytową. Uzyskane metodą mokrą apatyty biomimetyczne charakteryzują się różnym stopniem krystaliczności, a także różnym kształtem kryształów, co może mieć związek z temperaturą w jakiej prowadzona jest synteza. Czas starzenia i pH prowadzonej syntezy może wpływać z kolei na skład chemiczny i zawartość poszczególnych jonów  w strukturze apatytu. Wydaje się także, że stężenie reagentów nie wpływa znacząco na żaden z parametrów fizykochemicznych. Udało się wybrać optymalne warunki syntezy, dzięki którym parametry fizykochemiczne są jak najbardziej zbliżone do tych, które wykazuje apatyt biologiczny.

Barbara Kołodziejska

 Info

Date
25-09-2020 11:30
Duration
15 minut
Location