Изучение нанокристаллических структур оксалатов кальция и кинетики их кристаллизации
О.А. Голованова
ФГБОУ ВО «Омский Государственный Университет имени Ф.М. Достоевского»
DOI: 10.26456/pcascnn/2022.14.61
Оригинальная статья
Аннотация: Оксалаты кальция, представленные уэвеллитом CaC2O4·H2O и уэдделлитом CaC2O4·2H2O (наиболее стабильные формы), являются основными компонентами камней мочеполовой системы, а также входят в состав зубных, желчных камней, и других минеральных отложений. Известно, что современные подходы к исследованию и моделированию процессов кристаллизации позволяют
проанализировать влияние ряда факторов (экзогенного и эндогенного характера) возникающие на различных уровнях организации: от атомов и молекул до макроскопических процессов, протекающих в промышленных аппаратах. Процесс кристаллизации с учетом многообразие действующих факторов
и форм кристаллических структур, состоит из двух основных этапов: образование зародыша твердой фазы и его рост (формирование кристалла растворенного вещества). В работе с помощью современных подходов определены физико-химические и кинетические закономерности кристаллизации оксалатов кальция в условиях, близких к физиологическим. Исследовано влияние компонентов физиологического раствора (органических и неорганических) и установлен стадийный механизм образования твердой фазы, рассчитаны кинетические параметры стадии роста (lgk = 33,1). Выявлен ингибирующий эффект неорганических добавок (Mg2+, Cl—), аминокислот (глицин, глутаминовая, аспарагиновая) и ускоряющий эффект кристаллов гидроксилапатита, затравки в виде кристаллов оксалата кальция и карбамида на процесс кристаллизации.
Ключевые слова: кристаллизация, оксалаты кальция, физиологический раствор, добавки, кинетические параметры, морфологическая размерность
- Голованова Ольга Александровна – д.г.-м.н., профессор, заведующая кафедрой неорганической химии, ФГБОУ ВО «Омский Государственный Университет имени Ф.М. Достоевского»
Ссылка на статью:
Голованова, О.А. Изучение нанокристаллических структур оксалатов кальция и кинетики их кристаллизации / О.А. Голованова // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. — 2022. — Вып. 14. — С. 61-70. DOI: 10.26456/pcascnn/2022.14.61.
Полный текст: загрузить PDF файл
Библиографический список:
1. Голованова, О.А. Корреляционные зависимости между фазовым, элементным и аминокислотным составом физиогенных, патогенных ОМА и их синтетических аналогов / О.А. Голованова, С.А. Герк, А.Н. Куриганова, Р.Р. Измайлов // Системы. Методы. Технологии. –2012. – № 4(16). – С. 131-139.
2. Вощула, В.И. Мочекаменная болезнь: этиотропное и патогенетическое лечение, профилактика / В.И. Вощула // Рецепт. 2007. № 6(56). – С. 149-159.
3. Gualtieri, A.F. Towards a quantitative model to predict the toxicity/pathogenicity potential of mineral fibers / A.F. Gualtieri // Toxicology and Applied Pharmacology. – 2018. – V. 361. – P. 89-98. DOI: 10.1016/j.taap.2018.05.012.
4. Conti, C. Stability and transformation mechanism of weddellite nanocrystals studied by X-ray diffraction and infrared spectroscopy / C. Conti, L. Brambilla, C. Colombo et al // Physical Chemistry Chemical Physics. – 2010. – V. 12. – I. 43. – P. 14560-14566. DOI: 10.1039/C0CP00624F.
5. Bazin, D. Hyperoxaluria is related to whewellite and hypercalciuria toweddellite: What happens when crystalline conversionoccurs? / D. Bazin, C. Leroy, F. Tielens et al. // Comptes Rendus Chimie. – 2016. – V. 19. – I. 11-12. – P. 1492-1503. DOI: 10.1016/j.crci.2015.12.011.
6. Vaitheeswari, S. Studying inhibition of calcium oxalate stone formation: an in vitro approach for screening hydrogen sulfide and its metabolites / S. Vaitheeswari, R. Sriram, P. Brindha, G.A. Kurian // International Brazilian Journal of Urology. – 2015. – V. 41. – № 3. – P. 503-510. DOI: 10.1590/S1677-5538.IBJU.2014.0193.
7. Abdel-Aal, E.A. Inhibition of nucleation and crystallisation of kidney stone (calcium oxalate monohydrate) using Ammi Visnaga (khella) plant extract / E.A. Abdel-Aal, A.M.K. Yassin, M.F. El-Shahat // International Journal of Nano and Biomaterials. – 2016. – V. 6. – № 2. – P. 110-126. DOI: 10.1504/IJNBM.2016.10000549.
8. Okumura, N. Diversity in protein profiles of individual calcium oxalate kidney stones / N. Okumura, M. Tsujihata, C. Momohara et al. // PLOS One.– 2013. – V. 8 – I. 7. – Art. № e68624. – 9 p. DOI: 10.1371/journal.pone.0068624.
9. Finkielstein, V.A. Strategies for preventing calcium oxalate stones / V.A. Finkielstein, D.S. Goldfarb // Canadian Medical Association Journal. – 2006. – V. 174. – I. 10. – P. 1407-1409. DOI: 10.1503/cmaj.051517.
10. Линников, О.Д. Механизм формирования осадка при спонтанной кристаллизации солей из пересыщенных водных растворов / О.Д. Линников // Успехи химии. – 2014. – Т. 83. – № 4. – С. 343-364.
11. Асхабов, А.М. Новые идеи в теории образования кристаллических зародышей (обзор) / А.М. Асхабов // Известия Коми научного центра УрО РАН. – 2019. – № 2 (38). – С. 51-60. DOI: 10.19110/1994-5655-2019-2-51-60.
12. Nanev, C.N. Evaluation of the critical nucleus size without using interface free energy / C.N. Nanev // Journal of Crystal Growth. – 2020. – V. 535. – Art. № 125521. – 3 p. DOI: 10.1016/j.jcrysgro.2020.125521.
13. Kiselev, V.M. The fractal analysis method for the study of hydroxylapatite crystallization process / V.M. Kiselev, O.A. Golovanova, V.B. Fedoseev // Applied Solid State Chemistry. – 2018. – № 3. – P. 46-51. DOI: 10.18572/2619-0141-2018-3-4-46-51.
14. Thongboonkerd, V. Should urine pH be adjusted prior to gel-based proteome analysis? / V. Thongboonkerd, S. Mungdee, W. Chiangjong // Journal of Proteome Research. – 2009. – V. 8. – I. 6. – P. 3206-3211. DOI: 10.1021/pr900127x.
15. Fleming, D.E. A comparative study of the adsorption of amino acids on to calcium minerals found in renal calculi / D.E. Fleming, W. van Bronswijk, R.L. Ryall // Clinical Science. – 2001. – V. 101. – I. 2. – P. 159-168. DOI: 10.1042/CS20000312.
16. 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.
17. IBM SPSS Statistics. – Режим доступа: www.url: https://www.ibm.com/ru-ru/products/spss-statistics. – 15.06.2022.
18. Ozao, R. Thermal analysis and self-similarity law in particle size distribution of powder samples. Part 4 / R. Ozao, M. Ochiai // Thermochimica Acta. – 1993. – V. 220. – P. 191-201. DOI: 10.1016/0040-6031(93)80464-L.
19. Boevé, E.R. Zeta potential distribution on calcium oxalate crystal and Tamm-Horsfall protein surface analyzed with Doppler electrophoretic light scattering / E.R. Boevé, L.C. Cao, W.C. De Bruijn et al. // The Journal of Urology. – 1994. – V. 152. – I. 2. – Part 1. – P. 531-536. DOI: 10.1016/S0022-5347(17)32788-X.
20. Дутов, В.В. Растворение камней почек: кому? Когда? Как? / В.В. Дутов // Медицинский совет. – 2016. – № 9. – С. 84-90. DOI: 10.21518/2079-701X-2016-9-84-90.
21. Škrtić, D. Precipitation of calcium oxalates from high ionic strength solutions: V. The influence of precipitation conditions and some additives on the nucleating phase / D. Škrtić, H. Füredi-Milhofer, M. Marković // Journal of Crystal Growth. – 1987. – V. 80. – I. 1. – Р. 113-120. DOI: 10.1016/0022- 0248(87)90530-6.
22. Горичев, И.Г. Анализ кинетических данных растворения оксидов металлов с позиций фрактальной геометрии / И.Г. Горичев, А.Д. Изотов, А.И. Горичев и др. // Журнал физической химии. –1999. – Т. 71. – № 10. – С. 1802-1808.