Изучение возможности автоклавного получения ультрадисперсного гидроксиапатита. Оценка влияния технологических параметров на состав конечного продукта
В.М. Скачков1, К.И. Сабанин2, И.С. Медянкина1, Е.А. Богданова3, Н.А. Сабирзянов1
1 ФГБУН «Институт химии твердого тела Уральского отделения РАН»
2 ФГАОУ ВО «Уральский федеральный университет им. первого Президента России Б.Н. Ельцина»
3 АО «Гиредмет»
DOI: 10.26456/pcascnn/2025.17.752
Оригинальная статья
Аннотация: В статье обсуждается технологически простой способ автоклавного получения ультрадисперсного
гидроксиапатита, пригодного для изготовления фармацевтических композиций, лекарственных средств и препаратов. Проведена термодинамическая оценка возможности протекания реакции в зависимости от соотношения исходных компонентов и технологических режимов. Экспериментально установлены температурный интервал, скорость подачи раствора фосфорной кислоты, оптимальные концентрации исходных компонентов, их стехиометрическое соотношение, обеспечивающее высокий выход конечного продукта и степень его чистоты. Продукты синтеза аттестованы с использованием современных физико-химических методов анализа. Контроль за составом конечного продукта осуществляли методом рентгенофазового анализа, дифференциально-термического анализа, морфологию поверхности продуктов синтеза оценивали посредством сканирующей электронной микроскопии, характеристики поверхности методом Брунауэра-Эммета-Теллера. На разработанный в результате работы технологический простой способ получения аморфного гидроксиапатита высокой степени чистоты получен патент.
Ключевые слова: гидроксиапатит, синтез, автоклав, технологические параметры, биоматериалы
- Скачков Владимир Михайлович – к.х.н., старший научный сотрудник лаборатории химии гетерогенных процессов, ФГБУН «Институт химии твердого тела Уральского отделения РАН»
- Сабанин Кирилл Игоревич – студент кафедры экспериментальной физики, ФГАОУ ВО «Уральский федеральный университет им. первого Президента России Б.Н. Ельцина»
- Медянкина Ирина Сергеевна – к.х.н., научный сотрудник лаборатории перспективных функциональных материалов для химических источник тока, ФГБУН «Институт химии твердого тела Уральского отделения РАН»
- Богданова Екатерина Анатольевна – к.х.н., ведущий научный сотрудник лаборатории электрохимических устройств для водородной энергетики, АО «Гиредмет»
- Сабирзянов Наиль Аделевич – д.т.н., главный научный сотрудник, заведующий лабораторией химии гетерогенных процессов, ФГБУН «Институт химии твердого тела Уральского отделения РАН»
Ссылка для цитирования:
Скачков, В.М. Изучение возможности автоклавного получения ультрадисперсного гидроксиапатита. Оценка влияния технологических параметров на состав конечного продукта / В.М. Скачков, К.И. Сабанин, И.С. Медянкина, Е.А. Богданова, Н.А. Сабирзянов // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. - 2025. - Вып. 17. - С. 752-763. DOI: 10.26456/pcascnn/2025.17.752. ⎘
Полный текст: загрузить PDF файл
Библиографический список:
1. Adhikara, G. Bovine hydroxyapatite for bone tissue engineering: Preparation, characterization, challenges, and future perspectives / G. Adhikara, A.P. Maharani, A. Puspitasari et al. // European Polymer Journal. – 2024. – V. 214. – Art. № 113171. – 12 p. DOI: 10.1016/j.eurpolymj.2024.113171.
2. Баринов, С.М. Биокерамика на основе фосфатов кальция / С.М. Баринов, В.С. Комлев. – М.: Наука, 2006. – 204 с.
3. Bohner, M. Physical and chemical aspects of calcium phosphates used in spinal surgery / M. Bohner // European Spine Journal. – 2001. – V. 10. – Suppl 2. – P. 114-121. DOI: 10.1007/s005860100276.
4. Chang-Chen, Y. Hydrothermal synthesis of hydroxyapatite nanoparticles using biosurfactant and application on mesenchymal stem cells / Y. Chang-Chen, P.-Y. Lin, G. Dey et al. // Ceramics International. – 2025. – V. 51. – Pp. 19091-19101. DOI: 10.1016/j.ceramint.2025.02.088
5. An, G.-H. Fabrication and characterization of a hydroxyapatite nanopowder by ultrasonic spray pyrolysis with salt-assisted decomposition / G.-H. An, H.-J. Wang, B.-H. Kim et al. // Materials Science and Engineering: A. – 2007. – V. 449-451. – P. 821-824. DOI: 10.1016/j.msea.2006.02.436.
6. Han, J.-K. Synthesis of high purity nano-sized hydroxyapatite powder by microwave-hydrothermal method / J.-K. Han, H.-Y. Song, F. Saito, B.-T. Lee. // Materials Chemistry and Physics. – 2006. – V. 99. – I. 2-3. – P. 235-239. DOI: 10.1016/j.matchemphys.2005.10.017.
7. Liu, J. The influence of pH and temperature on the morphology of hydroxyapatite synthesized by hydrothermal method / J. Liu, X. Ye, H. Wang et al. // Ceramics International. – 2003. – V. 29. – I. 6. – P. 629-633. DOI: 10.1016/S0272-8842(02)00210-9.
8. Пат. 2406693 Российская Федерация, МПК C01B25/32. Способ получения суспензии гидроксиапатита / Сабирзянов Н.А., Богданова Е.А., Хонина Т.Г.; заявитель и патентообладатель Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии твердого тела УрО РАН. – № 2008140563/15; заявл. 13.10.08; опубл. 20.12.10, Бюл. № 35. – 5 с.
9. Пат. 2652193 Российская Федерация, МПК C01B25/32. Способ получения суспензии апатита / Богданова Е.А., Сабирзянов Н.А., Скачков В.М.; заявитель и патентообладатель Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии твердого тела УрО РАН. – № 2017113484; заявл. 19.04.17; опубл. 25.04.18, Бюл. № 12. – 5 с.
10. Brown, P.W. Phase relationships in the ternary system CaO–P2O5–H2O at 25°C / P.W. Brown // J. American Ceramic Society. – 1992. – V. 75. – № 1. – P. 17-22. DOI: 10.1111/j.1151-2916.1992.tb05435.x.
11. Bogdanova, E.A. Formation of nanodimensional structures in precipitated hydroxyapatite by fluorine substitution / E.A. Bogdanova, V.М. Skachkov, I.S. Medyankina et al. // SN Applied Sciences. – 2020. – V. 2. – I. 9. – Art. № 1565. – 7 p. DOI: 10.1007/s42452-020-03388-5.
12. Powder Diffraction File JCPDS-ICDD PDF-2 (Set 1-47). (Release, 2016). – Режим доступа: www.url: https://www.icdd.com/pdf-2/. – 15.02.2025.
13. Hydroxyapatite and related materials / ed. by P.W. Brown, B. Constantz. – Boca Raton: CRC Press Inc., 1994. – 368 p. DOI: 10.1201/9780203751367.
14. Lazić, S. Microcrystalline hydroxyapatite formation from alkaline solutions / S. Lazić // Journal of Crystal Growth. – 1995. – V. 147. – I. 1-2. – P. 147-154. DOI: 10.1016/0022-0248(94)00587-7.
15. Liu, C. Kinetics of hydroxyapatite precipitation at pH 10 to 11 / C. Liu, Y. Huang, W. Shen, J. Cui // Biomaterials. – 2001. – V. 22. – I. 4. – P. 301-306. DOI:10.1016/S0142-9612(00)00166-6.
16. Bouyer, E. Morphological study of hydroxyapatite nanocrystal suspension / E. Bouyer, F. Gitzhofer, M.I. Boulos // Journal of Materials Science: Materials in Medicine. – 2000. – V.11. – P. 523-531. DOI: 10.1023/a:1008918110156.
17. Rodríguez-Lorenzo, L.M. Controlled Crystallization of Calcium Phosphate Apatites / L.M. Rodríguez-Lorenzo, M. Vallet-Regí // Chemistry of Materials. – 2000. – V. 12. – I. 8. – P. 2460-2465. DOI: 10.1021/cm001033g.
18. Lin, F.-H. Mechanical properties and histological evaluation of sintered β-Ca2P2O7 with Na4P2O7 ꞏ 10H2O addition / F.-H. Lin, C.-C. Lin, C.-M. Lu et al. // Biomaterials. – 1995. – V. 16. – I. 10. – P. 793-802. DOI: 10.1016/0142-9612(95)99642-Y.
19. Пат. 2839844 Российская Федерация, МПК C01B25/32. Способ получения аморфного гидроксиапатита / Богданова Е.А., Сабирзянов Н.А., Скачков В.М., Сабанин К.И.; заявитель и патентообладатель Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии твердого тела УрО РАН. – № 2025102289; заявл. 04.02.25; опубл. 13.05.25, Бюл. № 14. – 8 с.