Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. Основан в 2009 году

Влияние ванадат-ионов на химическое осаждение гидроксиапатита

И.Е. Глазов, А.Е. Дорошенко, В.К. Крутько, О.Н. Мусская, А.И. Кулак

ГНУ «Институт общей и неорганической химии НАН Беларуси»

DOI: 10.26456/pcascnn/2025.17.822

Оригинальная статья

Аннотация: Ионные формы V+5 являются перспективным модифицирующим агентом для гидроксиапатита, наделяющие биоматериал повышенной растворимостью и антибактериальной активностью. Исследовано формирование ванадат-замещенных гидроксиапатитов в условиях осаждения из VO3–, HPO42–-содержащих растворов с pH 10 при созревании в течение 4 сут. Показано, что V+5 в апатитной структуре представлен V2O74–, VO43–-ионами, для которых характеристическими являются полосы на спектрах комбинационного рассеяния при 920-917см–1 и 897-882, 873-862, 390-367 см–1 соответственно. Во всем исследованном диапазоне отношений [V]/[P] от 1/8 до 1/1 происходит внедрение VO43–-ионов в апатитную структуру за счёт изоморфизма с апатитными PO43–-ионами. В условиях осаждения при [V]/[P]≥1/4 в апатитную структуру внедряются V2O74–-ионы, преобладающие в реакционной среде с pH 10. Присутствие V2O74–-ионов обуславливает отклонение отношения Ca/(V+P) апатитов от стехиометрического значения 1,67 до 1,50 и способствует уменьшению размера формирующихся апатитных кристаллитов от 14 нм до 6 нм. Прогрев при 800°C ванадат-замещенных гидроксиапатитов с отношением Ca/(V+P)<1,67 сопровождается удалением V2O74–-ионов из апатитной структуры с образованием гидроксиапатита и трикальцийфосфат-ванадата.

Ключевые слова: ванадат-гидроксиапатит, ванадат-ионы, диванадат-ионы, аморфизированный апатит, спектроскопия комбинационного рассеяния

  • Глазов Илья Евгеньевич – к.х.н., старший научный сотрудник лаборатории фотохимии и электрохимии, ГНУ «Институт общей и неорганической химии НАН Беларуси»
  • Дорошенко Анна Евгеньевна – научный сотрудник лаборатории фотохимии и электрохимии, ГНУ «Институт общей и неорганической химии НАН Беларуси»
  • Крутько Валентина Константиновна – к.х.н., доцент, заведующий лабораторией фотохимии и электрохимии, ГНУ «Институт общей и неорганической химии НАН Беларуси»
  • Мусская Ольга Николаевна – к.х.н., доцент, ведущий научный сотрудник лаборатории фотохимии и электрохимии, ГНУ «Институт общей и неорганической химии НАН Беларуси»
  • Кулак Анатолий Иосифович – академик НАН Беларуси, д.х.н., профессор, директор, ГНУ «Институт общей и неорганической химии НАН Беларуси»

Ссылка для цитирования:

Глазов, И.Е. Влияние ванадат-ионов на химическое осаждение гидроксиапатита / И.Е. Глазов, А.Е. Дорошенко, В.К. Крутько, О.Н. Мусская, А.И. Кулак // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. - 2025. - Вып. 17. - С. 822-830. DOI: 10.26456/pcascnn/2025.17.822. ⎘

Полный текст: загрузить PDF файл

Библиографический список:

1. Hou, X. Calcium phosphate-based biomaterials for bone repair / X. Hou, L. Zhang, Z. Zhou et al. // Journal of Functional Biomaterials. – 2022. – V. 13. – I. 4. – Art. 187. – 37 p. DOI: 10.3390/jfb13040187.
2. Uskoković, V. Ion-doped hydroxyapatite: an impasse or the road to follow? // Ceramics International. – 2020. – V. 46. – I. 8. – P. 11443-11465. DOI: 10.1016/j.ceramint.2020.02.001.
3. Голованова, О.А. Синтез наногидроксиапатита модифицированного ионами лантана и церия: состав и свойства / О.А. Голованова // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. – 2024. – Вып. 16. – С. 837-847. DOI: 10.26456/pcascnn/2024.16.837.
4. Богданова, Е.А. Разработка композиционных смесей на основе гидроксиапатита и биогенных элементов для формирования биоактивных покрытий / Е.А. Богданова, В.М. Скачков, К.В. Нефедова // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. – 2022. – Вып. 14. – С. 771-781. DOI: 10.26456/pcascnn/2022.14.771.
5. Riaz, M. Synthesis of monophasic Ag doped hydroxyapatite and evaluation of antibacterial activity / M Riaz, R. Zia, A. Ijaz // Materials Science and Engineering C. – 2018. – V. 90. – P. 308-313. DOI: 10.1016/j.msec.2018.04.076.
6. Uskoković, V. One ion to rule them all: the combined antibacterial, osteoinductive and anticancer properties of selenite-incorporated hydroxyapatite / V. Uskoković, M.A. Iyer, V.M. Wu // Journal of Materials Chemistry B. – 2017. – V. 5. – I. 7. – P. 1430-1445. DOI: 10.1039/C6TB03387C.
7. Afifi, M. Structural investigation of annealed vanadate into hydroxyapatite crystals for biomedical applications; ultrasonic mechanical properties / M. Afifi, M. K. Ahmed, H.A. Ibrahium et al. // Applied Physics A. – 2022. – V. 128. –I. 1. – Art. № – 11 p. DOI: 10.1007/s00339-021-05137-w.
8. Al Jahdaly, B.A. Tuning the compositional configuration of hydroxyapatite modified with vanadium ions including thermal stability and antibacterial properties / B.A. Al Jahdaly, A.M. Khalil, M.K. Ahmed // Journal of Molecular Structures. – 2021. – V. 1242. – Art. 130713. – 12 p. DOI: 10.1016/j.molstruc.2021.130713.
9. Onda, A. Hydrothermal synthesis of vanadate/phosphate hydroxyapatite solid solutions / A. Onda, S. Ogo, K. Kajiyoshi // Material Letters. – 2008. – V. 62. – I. 8-9. – P. 1406-1409. DOI: 10.1016/j.matlet.2007.08.087.
10. Gupta, S.K. Determination of solubility products of phosphate and vanadate apatites of calcium and their solid solutions / S.K. Gupta, P.V.R. Rao, G. George et al. // Journal of Material Sciences. – 1987. – V. 22. – I. 4. – P. 1286-1290. DOI: 10.1007/BF01233122.
11. Глазов, И.Е. Апатитные фосфаты кальция: жидкофазное формирование, термические превращения, терминология и идентификация / И.Е. Глазов, В.К. Крутько, О.Н. Мусская и др. // Журнал неорганической химии. – 2022. – Т. 67. – № 2. – С. 193–202. DOI: 10.31857/S0044457X22020040.
12. Sadoc, A. Structure and stability of VO2+ in aqueous solution: a Car-Parrinello and static ab initio study / A. Sadoc, S. Messaoudi, E. Furet et al. // Inorganic Chemistry. – 2007. – V. 46. – I. 12. – P. 4835-4843. DOI: 10.1021/ic0614519.
13. Cruywagen, J.J. Vanadium (V) equilibria. Spectrophotometric and enthalpimetric investigation of the dimerization and deprotonation of HVO42− / J.J. Cruywagen, J.B.B. Heyns // Polyhedron. – 1991. – V. 10. – I. 2. – P. 249-253. DOI: 10.1016/S0277-5387(00)81596-X.
14. Ishikawa, K. Determination of the Ca/P ratio in calcium-deficient hydroxyapatite using X-ray diffraction analysis / K. Ishikawa, P. Ducheyne, S. Radin. / Journal of Material Sciences Materials in Medicine. – 1993. – V. 4. – I. 1. – P. 165–168. DOI: 10.1007/BF00120386.
15. Matsumoto, N. Mechanical properties of β-tricalcium phosphate ceramics doped with vanadate ions / N. Matsumoto, A. Yokokawa, K. Ohashi et al. // Phosphorus Research Bulletin. – 2010. – V. 24. – P. 73-78. DOI: 10.3363/prb.24.73.
16. Voronina, I.S. Growth and characterization of (Ca1− xSrx)3(VO4)2 solid solutions: A search for the new materials for ultrafast Raman lasers / I.S. Voronina, E.E. Dunaeva, V.V. Voronov et al. // Optical Materials. – 2021. – V. 111. – Art. 110642. – 6 p. DOI: 10.1016/j.optmat.2020.110642.
17. Dupuis, T. Etude de vanadates du vanadium (V) par analyse thermique / T. Dupuis, V. Lorenzelli // Journal of Thermal Analysis Calorimetry. – 1969. – V. 1. – I. 1. – P. 15-28. DOI: 10.1007/bf01911242.
18. Timchenko, P.E. Experimental studies of hydroxyapatite by Raman spectroscopy / P.E. Timchenko, E.V. Timchenko, E.V. Pisareva et al. // Journal of Optical Technology. – 2018. – V. 85. – I. 3. – P. 130-135. DOI: 10.1364/JOT.85.000130.

⇐ Предыдущая статья | Содержание | Следующая статья ⇒