Кристаллизация нанокристаллического гидроксилапатита в присутствии альбумина
О.А. Голованова
ФГБОУ ВО «Омский Государственный Университет имени Ф.М. Достоевского»
DOI: 10.26456/pcascnn/2022.14.071
Оригинальная статья
Аннотация: Благодаря развитию современных биотехнологий и разработке наноматериалов, в ближайшее время предполагается достижение нового, более качественного уровня в конструировании и улучшении характеристик внутрикостных имплантатов, используемых в ортопедии. Проведен синтез фосфата кальция из модельного раствора синовии в присутствии альбумина. Синтетические твердые фазы
исследовали с помощью рентгеннофазового анализа, ИК-Фурье спектроскопии, сканирующей
электронной микроскопии, энергодисперсионного анализа. Надосадочная жидкость проанализирована на содержание ионов Ca2+ и PO43- для определения Ca/P соотношения. Получено, что альбумин не оказывают влияния на фазовый состав образцов: осадки однофазны и состоят из карбонат-гидроксилапатита Б-типа. Исследование структуры и морфологии твердой фазы показало, что присутствие белков приводит к формированию композитов с меньшей удельной
поверхностью, в сравнении с карбонат-гидроксилапатитом. Наибольший размер кристаллитов получен для образца карбонат-гидроксилапатит/альбумин с концентрацией альбумина 10 г/л. С помощью определения тепловых эффектов термического анализа выделено пять этапов термопреобразования в интервале температур 25-1000°С, для всех образцов основными этапами являются II – III, связанные с термодеструкцией органической добавки. При исследовании
биоактивности образцов выяснено, что при активной резорбции наиболее растворимыми являются образцы, синтезированные в присутствии альбумина с концентрацией более 7 г/л, а в случае пассивной резорбции композиты карбонат- гидроксилапатит/альбумин с концентрацией альбумина 5 и 7 г/л.
Ключевые слова: синтез, карбонат-гидроксилапатит, альбумин, рентгенофазовый анализ, ИК-Фурье спектроскопии, биорезорбируемость, термический анализ, удельная поверхность
- Голованова Ольга Александровна – д.г.-м.н., профессор, заведующий кафедрой неорганической химии, ФГБОУ ВО «Омский Государственный Университет имени Ф.М. Достоевского»
Ссылка на статью:
Голованова, О.А. Кристаллизация нанокристаллического гидроксилапатита в присутствии альбумина / О.А. Голованова // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. — 2022. — Вып. 14. — С. 71-81. DOI: 10.26456/pcascnn/2022.14.071.
Полный текст: загрузить PDF файл
Библиографический список:
1. James, S.L. Global, regional, and national incidence, prevalence, and years lived with disability for 354 diseases and injuries for 195 countries and territories, 1990-2017: a systematic analysis for the Global Burden of Disease Study 2017 / S.L. James, D. Abate, K.H. Abate et al. // The Lancet. – 2018. – V. 392. – I. 10159. – P. 1789-1858. DOI: 10.1016/s0140-6736(18)32279-7.
2. Tavafoghi Jahromi, M. The importance of amino acid interactions in the crystallization of hydroxyapatite / M. Tavafoghi Jahromi, G. Yao, M. Cerruti. // Journal of The Royal Society Interface. – 2013. – V. 10. – I. 80. – Р. 1-14. DOI: 10.1098/rsif.2012.0906.
3. Ahn, S.-J. Characterization of hydroxyapatite-coated bacterial cellulose scaffold for bone tissue engineering / S.-J. Ahn, Y.M. Shin, S.E. Kim et al. // Biotechnology and Bioprocess Engineering. – 2015. – V. 20. – I. 5. – P. 948-955. DOI: 10.1007/s12257-015-0176-z.
4. Pigossi, S.C. Bacterial cellulose-hydroxyapatite composites with osteogenic growth peptide (OGP) or pentapeptide OGP on bone regeneration in critical-size calvarial defect model / S.C. Pigossi, J.P.L. de Oliveira, L.S. Finoti et al. // Journal of Biomedical Materials Research Part A. – 2015. – V. 103. – I. 10. – P. 3397-3406. DOI: 10.1002/jbm.a.35472.
5. Лесняк, О.М. Остеопороз в Российской Федерации: эпидемиология, медико-социальные и экономические аспекты проблемы (обзор литературы) / О.М. Лесняк, И.А. Баранова, К.Ю. Белова и др. // Травматология и ортопедия России. – 2018. – T. 24. – № 1. – C. 155-168. DOI: 10.21823/2311-2905-2018-24-1-155-168.
6. Guo, X. Osteogenic effects of magnesium substitution in nano-structured β-tricalcium phosphate produced by microwave synthesis / X. Guo, Y. Long, W. Li, H. Dai // Journal of Materials Science. – 2019. – V. 54. – I. 16. – P. 11197-11212. DOI: 10.1007/s10853-019-03674-7.
7. Pikis, S. Potential neurotoxic effects of polymethylmethacrylate during cranioplasty / S. Pikis, J. Goldstein, S. Spektor // Journal of Clinical Neuroscience. – 2015. – V. 22. – I. 1. – P. 139-143. DOI: 10.1016/j.jocn.2014.06.006.
8. Kalinkevich, O.V. Formation of nanocrystalline hydroxyapatite in presence of some aminoacids / O.V. Kalinkevich, S.N. Danilchenko, A.N. Kalinkevich et.al. // Journal of Nano- and Electronic Physics. – 2014. – V. 6. – № 4. – Art. № 04014. – 5 p.
9. Zhang, J. Concentration-dependent osteogenic and angiogenic biological performances of calcium phosphate cement modified with copper ions / J. Zhang, H. Wu, F. He et al. // Journal Materials Science and Engineering: C. – 2019. – V. 99. – P. 1199-1212. DOI: 10.1016/j.msec.2019.02.042.
10. Roy, M. Osteoclastogenesis and osteoclastic resorption of tricalcium phosphate: Effect of strontium and magnesium doping / M. Roy, S. Bose // Journal of Biomedical Materials Research Part A. – 2012. – V. 100A. – I. 9. – Р. 2450-2461. DOI: 10.1002/jbm.a.34181.
11. Ressler, A. Strontium substituted biomimetic calcium phosphate system derived from cuttlefish bone / A. Ressler, M. Cvetnić, M. Antunović et al. // Journal of Biomedical Materials Research – Part B Applied Biomaterials. – 2020. – V. 108. – I. 4. – P. 1697-1709. DOI: 10.1002/jbm.b.34515.
12. Wang, J. Biomimetic collagen/hydroxyapatite composite scaffolds: fabrication and characterizations / J. Wang, C. Liu // Journal of Bionic Engineering. – 2014. – V. 11. – I. 4. – P. 600-609. DOI: 10.1016/S1672-6529(14)60071-8.
13. Smolko, E. Studies on crosslinked hydroxyapatite-polyethylene composite as a bone-analogue material / E. Smolko, G. Romero // Radiation Physics and Chemistry. – 2007. – V. 76. – I. 8-9. – P. 1414-1418. DOI: 10.1016/j.radphyschem.2007.02.043.
14. Головань, А.П. Моделирование костной ткани нанокомпозитными системами на основе гидроксиапатита – альбумина – желатина и их свойства / А.П. Головань, А.А. Ругаль, В.М. Гунько и др. // Поверхность. – 2010. – № 2(17). – С. 244-265.
15. Тхуан, Л.В. Исследование особенностей сорбции альбумина на синтетических наноразмерных кремнийзамещенных гидроксиапатитах / Л.В. Тхуан, М.А. Трубицын, Н.Г. Габрук и др. // Сорбционные и хроматографические процессы. – 2015. – Т. 15. – № 1. – С. 100-109. DOI: 10.17308/sorpchrom.2015.15/26.
16. Северин, А.В. Выявление особенностей взаимодействия наногидроксиапатита с альбуминами с помощью радионуклидно-микроскопической диагностики. / А.В. Северин, Г.А. Бадун, М.Г. Чернышева // Вестник Московского университета. Серия 2: Химия. – 2011. – Т. 52. – № 6. – С. 449-455.
17. Zhou, Y. Radiation synthesis and characterization of nanosilver/gelatin/carboxymethyl chitosan hydrogel / Y. Zhou, Y. Zhao, L. Wang et al. // Radiation Physics and Chemistry. – 2012. – V. 81. – I. 5. – Р. 553-560. DOI: 10.1016/j.radphyschem.2012.01.014.
18. Пат. 2526191 Российская Федерация, МПК A61L 27/12, A61L 27/32. Способ получения карбонатгидроксилапатита из модельного раствора синовиальной жидкости человека / Измайлов Р.Р., Голованова О.А., Герк С.А.; заявитель и патентообладатель Омский государственный университет. –№ 2526191(385); заявл. 31.05.2013; опубл. 20.08.2014, Бюл. № 23. – 8 с.
19. Powder Diffraction File JCPDS-ICDD PDF-2 (Set 1-47). (Release, 2016). – Режим доступа: www.url: https://www.icdd.com/pdf-2. – 15.06.2022.
20. Массовая концентрация кальция в водах. Методика выполнения измерений титриметрическимметодом с трилоном Б: РД 52.24.403-2007. – Взамен РД 52.24.403-95; введ. 01.04.2007. – Ростов на Дону: Изд-во Росгидромет, 2007. – 26 с.
21. Вода питьевая. Метод определения содержания полифосфатов: ГОСТ 18309-72. – Введ. 01.01.1974. – М.: Госстандарт СССР, 1972. – 5 c.
22. Кретович, В.Л. Методы современной биохимии / под ред. В.Л. Кретовича, К.Ф. Шальца. – М.: Наука, 1975. – 176 с.
23. IBM SPSS Statistics. – Режим доступа: www.url: https://www.ibm.com/ru-ru/products/spss-statistics. – 15.06.2022.