Осаждение гибридных нанокомпозитов гидроксиапатит / аутофибрин в слабощелочной среде
И.Е. Глазов1, В.К. Крутько1, Р.А. Власов2, О.Н. Мусская1, Л.В. Кульбицкая1, А.И. Кулак1
1 ГНУ «Институт общей и неорганической химии Национальной академии наук Беларуси»
2 Медицинский центр SANTE ООО «Медандровит»
DOI: 10.26456/pcascnn/2021.13.818
Оригинальная статья
Аннотация: Синтезированы гибридные нанокомпозиты на основе гидроксиапатита и аутофибрина в форме фибринового сгустка либо цитратной плазмы путем осаждения при pH 9. «Мягкие» условия осаждения и быстрое выделение нанокомпозитов способствовали сохранению биополимерной матрицы аутофибрина. Дестабилизация дополнительной фазы аморфного фосфата кальция с образованием стехиометрического гидроксиапатита обусловлена влиянием макромолекул фибрина. Формирование кальцийдефицитного гидроксиапатита с x≈0,1 и Ca/P 1,65 происходило в среде цитратной плазмы, который после 800°С превращался в смесь гидроксиапатит / β трикальцийфосфат. Синтез композитов на основе биомиметического апатита осуществляли при добавлении 30 об.% модельного раствора Simulated Body Fluid (SBF). Влияние ионов Mg2+, CO32-, входящих в состав SBF, способствовало стабилизации аморфного фосфата кальция и образованию карбонатзамещенного гидроксиапатита, устойчивого к термическим превращениям до 800°С. Совокупное влияние аутофибрина и ионов введенного SBF позволило управлять составом минеральной составляющей гибридных нанокомпозитов без разрушения биополимерной матрицы.
Ключевые слова: гибридный нанокомпозит, гидроксиапатит, фибрин, цитратная плазма, аморфный фосфат кальция, кальцийдефицитный гидроксиапатит, карбонат- гидроксиапатит
- Глазов Илья Евгеньевич – младший научный сотрудник лаборатории фотохимии и электрохимии, ГНУ «Институт общей и неорганической химии Национальной академии наук Беларуси»
- Крутько Валентина Константиновна – к.х.н., доцент, заведующий лабораторией фотохимии и электрохимии, ГНУ «Институт общей и неорганической химии Национальной академии наук Беларуси»
- Власов Роман Алексеевич – ЛОР-врач, Медицинский центр SANTE ООО «Медандровит»
- Мусская Ольга Николаевна – к.х.н., доцент, ведущий научный сотрудник лаборатории фотохимии и электрохимии, ГНУ «Институт общей и неорганической химии Национальной академии наук Беларуси»
- Кульбицкая Людмила Викторовна – научный сотрудник лаборатории физико-химических исследований и агрохимических испытаний, ГНУ «Институт общей и неорганической химии Национальной академии наук Беларуси»
- Кулак Анатолий Иосифович – член-корреспондент Национальной академии наук Беларуси, д.х.н., профессор, директор, ГНУ «Институт общей и неорганической химии Национальной академии наук Беларуси»
Ссылка на статью:
Глазов, И.Е. Осаждение гибридных нанокомпозитов гидроксиапатит / аутофибрин в слабощелочной среде / И.Е. Глазов, В.К. Крутько, Р.А. Власов, О.Н. Мусская, Л.В. Кульбицкая, А.И. Кулак // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. — 2021. — Вып. 13. — С. 818-828. DOI: 10.26456/pcascnn/2021.13.818.
Полный текст: загрузить PDF файл
Библиографический список:
1. Noori, A. A review of fibrin and fibrin composites for bone tissue engineering / A. Noori, S.J. Ashrafi, R. Vaez-Ghaemi et al. // International Journal of Nanomedicine. – 2017. – V. 12. – P. 4937-4961. DOI: 10.2147/IJN.S124671.
2. Ehrenfest, D.M.D. Classification of platelet concentrates: from pure platelet-rich plasma (P-PRP) to leucocyte-and platelet-rich fibrin (L-PRF) / D.M.D. Ehrenfest, L. Rasmusson, T. Albrektsson // Trends in biotechnology. – 2009. – V. 27. – I. 3. – P. 158-167. DOI: 10.1016/j.tibtech.2008.11.009.
3. Толстов, Д.А. Тромбоцитарные концентраты: классификация, технологии получения, биологические эффекты / Д.А. Толстов, В.Г. Богдан // Военная медицина. – 2012. – № 3. – С. 141-144.
4. Khodakaram-Tafti, A. An overview on autologous fibrin glue in bone tissue engineering of maxillofacial surgery / A. Khodakaram-Tafti, D. Mehrabani, H. Shaterzadeh-Yazdi // Dental Research Journal. – 2017. – V. 14. – I. 2. – P. 79-86. DOI: 10.4103/1735-3327.205789.
5. Dietrich, M. Fibrin-based tissue engineering: comparison of different methods of autologous fibrinogen isolation / M. Dietrich, J. Heselhaus, J. Wozniak et al. // Tissue Engineering Part C: Methods. – 2013. – V. 19. – № 3. – P. 216-226. DOI: 10.1089/ten.tec.2011.0473.
6. Цубер, В.К. Синтез, идентификация и определение примесей в биоактивном гидроксиапатите / В.К. Цубер, Л.А. Лесникович, А.И. Кулак и др. // Химико-фармацевтический журнал. – 2006. – Т. 40. – № 8. – С. 48-51. DOI: 10.30906/0023-1134-2006-40-8-48-51.
7. Uskoković, V. The role of hydroxyl channel in defining selected physicochemical peculiarities exhibited by hydroxyapatite / V. Uskoković // RSC Advances. – 2015. – V. 5. – I. 46. – P. 36614-36633. DOI: 10.1039/C4RA17180B.
8. Linsley, C.S. Mesenchymal stem cell growth on and mechanical properties of fibrin‐based biomimetic bone scaffolds / C.S. Linsley, B.M. Wu, B. Tawil // Journal of Biomedical Materials Research Part A. – 2016. – V. 104. – I. 12. – P. 2945-2953. DOI: 10.1002/jbm.a.35840.
9. Alam, S. A comparative study of platelet-rich fibrin and platelet-rich fibrin with hydroxyapatite to promote healing of impacted mandibular third molar socket / S. Alam, G. Khare, K.V.A. Kumar // Journal of Maxillofacial and Oral Surgery. – 2020. – 8 p. DOI: 10.1007/s12663-020-01417-9.
10. Le Nihouannen, D. Micro-architecture of calcium phosphate granules and fibrin glue composites for bone tissue engineering / D. Le Nihouannen, L. Le Guehennec, T. Rouillon et al. // Biomaterials. – 2006. – V. 27. – I. 13. – P. 2716-2722. DOI: 10.1016/j.biomaterials.2005.11.038.
11. Крутько, В.К. Гибридные биоматериалы на основе гидроксиапатита и компонентов крови / В.К. Крутько, Р.А. Власов, О.Н. Мусская и др. // Известия Национальной академии наук Беларуси. Серия химических наук. – 2019. – Т. 55. – № 3. – С. 299-308. DOI: 10.29235/1561-8331-2019-55-3-299-308.
12. Власов, Р.А. Использование композиционных материалов на основе фибрина и гидрогеля гидроксиапатита в риносептопластике / Р.А. Власов, В.Ф. Мельник, Е.И. Меркулова и др. // Оториноларингология. Восточная Европа. – 2013. – № 3. – С. 29-32.
13. Глазов, И.Е. Синтез композиционных материалов на основе фосфатов кальция и компонентов крови / И.Е. Глазов, Р.А. Власов, В.К. Крутько, О.Н. Мусская // Известия Национальной академии наук Беларуси. Серия химических наук. – 2019. – Т. 55. – № 2. – С. 135-141. DOI: 10.29235/1561-8331-2019-55-2-135-141.
14. Glazov, I.E. Effect of platelet-poor plasma additive on the formation of biocompatible calcium phosphates / I.E. Glazov, V.K. Krut’ko, A.I. Kulak et al. // Materials Today Communications. – 2021. – V. 27. – I. 5. – Art. № 102224. – 13 p. DOI: 10.1016/j.mtcomm.2021.102224.
15. Powder Diffraction File JCPDS-ICDD PDF-2 (Set 1-47). (Release, 2016). – Режим доступа: www.url:https://www.icdd.com/pdf-2. – 15.06.2021.
16. Kokubo, T. How useful is SBF in predicting in vivo bone bioactivity? / T. Kokubo, H. Takadama // Biomaterials. – 2006. – V. 27. – I. 15. – P. 2907-2915. DOI: 10.1016/j.biomaterials.2006.01.017.
17. Bramanti, E. Determination of secondary structure of normal fibrin from human peripheral blood / E. Bramanti, Ed. Benedetti, A. Sagripanti et al. // Biopolymers: Original Research on Biomolecules. – 1997. – V. 41. – I. 5. – P. 545-553. DOI: 10.1002/(SICI)1097-0282(19970415)41:5<545:AID-BIP6>3.0.CO;2-M.
18. Litvinov, R.I. The α -helix to β -sheet transition in stretched and compressed hydrated fibrin clots / R.I. Litvinov, D.A. Faizullin, Y.F. Zuev, J.W. Weisel // Biophysical Journal. – 2012. – V. 103. – I. 5. – P. 1020-1027. DOI: 10.1016/j.bpj.2012.07.046.
19. Cardoso, G.B.C. In vivo approach of calcium deficient hydroxyapatite filler as bone induction factor / G.B.C. Cardoso, A. Tondon, L.R.B. Maia et al. // Materials Science Engineering C. – 2019. – V. 99. – P. 999-1006. DOI: 10.1016/j.msec.2019.02.060.
20. Глазов, И.Е. Жидкофазный синтез карбонат-гидроксиапатита / И.Е. Глазов, В.К. Крутько, О.Н. Мусская, А.И. Кулак // Известия Национальной академии наук Беларуси. Серия химических наук. – 2019. – Т. 55. – № 4. – С. 391-399. DOI: 10.29235/1561-8331-2019-55-4-391-399.
21. Combes, C. Amorphous calcium phosphates: synthesis, properties and uses in biomaterials / C. Combes, C. Rey // Acta Biomaterialia. – 2010. – V. 6. – I. 9. – P. 3362-3378. DOI: 10.1016/j.actbio.2010.02.017.
22. Данильченко, С.Н. Структура и свойства апатитов кальция с точки зрения биоминералогии и биоматериаловедения (обзор) / С.Н. Данильченко // Вестник Сумского государственного университета. Серия Физика, математика, механика. – 2007. – № 2. – С. 33-59.
23. Galeano, S. Bone mineral change during experimental calcination: an X‐ray diffraction study / S. Galeano, M.L. García‐Lorenzo // Journal of forensic sciences. – 2014. – V. 59. – I. 6. – P. 1602-1606. DOI: 10.1111/1556-4029.12525.