ХІМІЯ, ФІЗИКА ТА ТЕХНОЛОГІЯ ПОВЕРХНІ

ISSN 2518-1238 (Online), ISSN 2079-1704 (Print)

Сучасна медицина (стоматологія, ортопедія, травматологія) потребують створення нових композиційних материалів, подібних за структурою, хімічному складу та властивостям на природню кісткову тканин з покращенними характеристиками, такими як біоактивність та біосумісність. Перспективним напрямом є застосування композиційних матеріалів на основі гідроксиапатиту (ГАП) та біополімерів, зокрема білків та вуглеводів (гіалуронова кислота ГК). Дослідження композиційної біоресорбції in vitro з використанням розчинених зразків ГАП в буфері гідрохлоридної кислоти та в ізотонічному розчині показали, що підвищенна розчинність наноструктурованих ГАП-порошків дозволяє передбачити їхню високу біологічну активність. Одним з способів регулювання розміру частинок ГАП в біополімерній матриці може бути її утримання в кислому розчині (рН~5). Метою цієї роботи є вивчення процесів впливу кислого середовища (розчину гідрохлоридної кислоти) на розмір кристалітів ГАП та можливість її агрегації з утворенням складних наноструктурованих агломератів. Гідроксиапатит був отриманій шляхом «мокрого» синтезу. Композит на основі гідроксиапатиту та гіалуронової кислоти (ГАП/ГК) був створений з використанням просочення синтезованого порошку ГАП біополімерним розчином. Методом низькотемпературної ¹Н ЯМР-спектроскопії досліджено процес впливу кислих середовищ (розчину гідрохлоридної кислоти) на розмір кристалів гідроксиапатиту та можливість його агрегації з утворенням складних наноагломератів. Идентифікація складу ГАП-порошків до та після обробки гідрохлоридною кислотою підтверждена з використанням рентгеновської та ІЧ-спектроскопії. Розмір кристалітів в порошках зменшується (величина питомої поверхні збільшується), при взаємодії з гідрохлоридною кислотою. Встановлено, що в композитній системі ГАП/ГК вплив розчину кислоти на розмір кристалітів мінімальний. Імовірно, це обумовлено формуванням стабільних кластерів адсорбованої води, які погано розчиняють кислоту. Даний ефект може бути використаний для створення біосумісних композитів, стабільних в кислому середовищі.

1. Wang J., Liu C. Biomimetic collagen/hydroxyapatite composite scaffolds: fabrication and characterizations. J. Bionic Eng. 2014. 11(4): 600. https://doi.org/10.1016/S1672-6529(14)60071-8

2. Deen I., Zhitomirsky I. Electrophoretic deposition of composite halloysite nanotube–hydroxyapatite–hyaluronic acid films. J. Alloys Compd. 2015. 586(1): 531.

3. Kasavina B.K., Torbenko V.P. The life of the bone tissue. (Moscow: Science, 1979). [in Russian].

4. Golovan A.P., Rugal A.A., Gun'ko V.M., Barvinchenko V.N., Skubishevska-Ziyemba Ya., Lebeda R., Krupskaya T.V., Turov V.V. Modeling of bone tissue with nanocomposite systems based on hydroxyapatite – albumin - gelatin and their properties. Surface. 2010. 17(2): 244. [in Russian].

5. Krut'ko V.K., Kulak A.I., Lesnikovich L.A., Musskaya O.N., Safronova T.V., Ulasevich S.A. The influence of the conditions of hydroxyapatite gel maturation on composition xerogel. J. Appl. Chem. 2013. 86(2): 161. [in Russian].

6. Uvarova I.V., Gorbik P.P., Gorobec S.V., Ivashenko O.A., Ul'yanchich N.V. Nanomaterials of medical application. (Kyiv: Naukova Dumka, 2014). [in Ukrainian].

7. Fomin A.S., Komlev V.S., Barinov S.M., Fadeeva I.V., Rengini K. Synthesis of nanopowders of hydroxyapatite for medical applications. Perspective materials. 2006. 2: 51. [in Russian].

8. Schwarzenbach G., Flaschka G. Complexometric titration. (Moscow: Chemistry, 1970). [in Russian].

9. Gun'ko V.M., Turov V.V. Nuclear magnetic resonance studies of interfacial phenomena. (CRC Press, Boca Raton., 2013). https://doi.org/10.1201/b14202

10. Mikhalovska L.I., Gun'ko V.M., Rugal A.A., Oranska O.I., Gornikov Yu.I., Morvan C., Domas C., Mikhalovsky S.V. Cottonised flax vs cotton fiber: Texture and adsorption capacity of dry, wetting and swollen samples. RSC Adv. 2012. 2(5): 2032. https://doi.org/10.1039/c2ra00725h

11. Landry M.R. Thermoporometry by differential scanning calorimetry: experimental considerations and applications. Thermochim. Acta. 2005. 433(1–2): 27. https://doi.org/10.1016/j.tca.2005.02.015

12. Gun'ko V.M., Turov V.V., Krupska T.V., Tsapko M.D., Skubiszewska-Zięba J., Charmas B., Leboda R. Effects of strongly aggregated silica nanoparticles on interfacial behaviour of water bound to lactic acid bacteria. RSC Adv. 2015. 5: 7734. https://doi.org/10.1039/C4RA15220D