Синтез и свойства сферических биокомпозитов TiO2–P2O5/Y2O3 на основе катионита Токем-250
В последние годы большой интерес представляют кальций-фосфатные материалы с добавками ионов редкоземельных элементов. Введение ионов редкоземельных элементов в кальций-фосфатные соединения - перспективный путь создания биоматериалов для применения в медицине. Ион иттрия (Y3+) обладает рядом преимуществ, делающих его ценным компонентом для модификации кальций-фосфатных биоматериалов. Прежде всего иттрий демонстрирует хорошую биологическую совместимость и малую токсичность, что минимизирует возможность негативного влияния на ткани и снижает риск иммунной реакции после имплантации. Во-вторых, иттрий обладает антимикробными свойствами, что позволяет предотвратить возникновение инфекции в области имплантата. Кроме того, присутствие ионов иттрия стимулирует адгезию и размножение остеобластов - клеток, формирующих костную ткань, ускоряя тем самым процессы заживления и срастания с костью. В медицине для заполнения костных дефектов находят широкое применение сферические материалы (диаметр до 0,7 мм), способствующие восстановлению костной ткани благодаря высокой пористости поверхности. Поэтому данная работа посвящена исследованию процессов формирования и изучению свойств сферического композита TiO2–P2O5/Y2O3 на основе катионита Токем-250. При получении сферических композитов использовали золь-гель и темплатный метод синтеза. В работе исследованы физико-химические характеристики катионита, и из-за высокой селективности по отношению к иону Y3+ в качестве шаблона использовался катионит Токем-250. Спиртовые растворы по золь-гель технологии получали с соотношением компонентов (в пересчете на оксиды) для системы TiO2–P2O5 52 / 48 мас. % соответственно. Растворы могут использоваться для получения материалов на протяжении до 6 сут. В работе определены условия и процессы, протекающие при формировании сферических композитов TiO2–P2O5/Y2O3 на основе катионита Токем-250. Ступенчатая термообработка образцов приводит к образованию композитов, повторяющих форму катионита, который используется в качестве шаблона. Поверхность образцов пористая и шероховатая, с равномерным распределением элементов по поверхности. Установлено, что активные центры (Ti4+) на поверхности полученных сферических композитов способствуют осаждению и минерализации кальцийфосфатов в биологических средах в условиях in vitro. Вклад авторов: все авторы сделали эквивалентный вклад в подготовку публикации. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Ключевые слова
биоматериалы,
кальций-фосфатный материал,
оксид иттрия,
сферический композит,
золь-гель синтезАвторы
| Лютова Екатерина Сергеевна | Томский государственный университет | кандидат технических наук, доцент кафедры неорганической химии | lyutova.tsu@mail.ru |
| Агуленко Кристина Сергеевна | Томский государственный университет | студент, лаборант | a20052005k@yandex.ru |
| Борило Людмила Павловна | Томский государственный университет | доктор технических наук, заведующая кафедрой неорганической химии | borilo@mail.ru |
| Бузаев Александр Александрович | Томский государственный университет | кандидат химических наук, старший научный сотрудник | buzaev92@icloud.com |
| Спивакова Лариса Николаевна | Томский государственный университет | кандидат технических наук, научный сотрудник | borilo@inbox.ru |
Всего: 5
Ссылки
Xue N., Ding X., Huang R., Jiang R., Huang H., Pan X., Min W., Chen J., Duan J.A., Liu P., Wang Y. Bone tissue engineering in the treatment of bone defects // Pharmaceuticals. 2022. Vol. 15. Р. 879-889.
Hou X., Zhang L., Zhou Z., Luo X., Wang T., Zhao X., Lu B., Chen F., Zheng L. Calcium phosphate-based biomaterials for bone repair // Journal of Functional Biomaterials. 2022. Vol. 13. Art. 187.
Wenting Z., Rui He, Ran Du, Bingyang Chu. Application and Potential of Nanobiomaterials in Bone Regeneration // Journal of Biomaterials and Tissue Engineering. 2024. Vol. 14. P. 1-20.
Wajda A., Goldmann W.H., Detsch R., Boccaccini A.R., Sitarz M. Influence of zinc ions on structure, bioactivity, biocompatibility and antibacterial potential of melt-derived and gel-derived glasses from Ca0-Si02 system // Journal of Non-Crystalline Solids. 2019. Vol. 511 (1). Р. 86-99.
Ткачук В.А., Лютова Е.С., Борило Л.П., Бузаев А. А. Получение композитов TiO2-Si02- P205/Zn0, исследование их свойств и возможностей применения в качестве биоматериала // Известия высших учебных заведений. Химия и химическая технология. 2024. Т. 67, № 5. С. 70-76.
Abdulkhaliq A., Alshadidi A. An in vitro surface characterization and energy dispersive X-ray spectroscopy analysis to examine the impact of Y-TZP ceramic pretreatment with hot H2SO4, Nd: YAP laser, and AhO3 on both surface texture and bond integrity // Journal of Biomaterials and Tissue Engineering. 2023. Vol. 13. P. 903-908.
Jinyu Wang, Sheng Li. Applications of rare earth elements in cancer: Evidence mapping and scientometric analysis // Frontiers in Medicine. 2022. Vol. 9. Art. 946100.
Пузырев И.С., Иванов М.Г., Крутикова И.В. Физико-химические свойства нанопорош ков AI2O3 и Y2O3, полученных методом лазерного синтеза, и их водных дисперсий // Известия Академии наук. Серия химическая. 2014. № 7. C. 1504-1510.
Лебедева Ю.Е., Чайникова А.С., Щеголева Н.Е., Беляченков И.О., Турченко М.В. Син тез и исследование свойств золей оксида иттрия // Труды ВИАМ. 2023. № 2. C. 5-10.
Miyazaki T., Imanaka S., Akaike J. Relationship between valence of titania and apatite mineralization behavior in simulated body environment // Journal of The American Ceramic Society. 2021. Vol. 104 (7). Р. 3545-3553.
Jeong J., Kim J.H., Shim J.H., Hwang N.S., Heo C.Y. Bioactive calcium phosphate materials and applications in bone regeneration // Biomaterials Research. 2019. Vol. 23. Art. 4.
Kozik V.V., Borilo L.P., Lyutov E.S., Brichkov A.S., Chen Lu-Wen, Izosimova E.A. Preparation of CaO@TiO2-SiO2 biomaterial with a sol-gel method for bone implantation // ACS Omega. 2020. Vol. 5. P. 27221-27226.
Shamsutdinova A.N., Kozik V.V. Obtaining and properties of thin films based on titanium, silicon and nickel oxides // Chemistry for Sustainable Development. 2016. Vol. 24 (5). P. 699-704.
Гудымович Е.Н., Киселева М.А., Скворцова Л.Н. Комплексонометрическое титрование. Томск, 2000. 58 с.
Чугунов А.С. Кислотно-основные свойства карбоксильного катионита Токем-200 при сорбции ионов щелочных металлов и аммония // Известия Санкт-Петербургского государственного технологического Института (технического университета). 2015. № 29. С. 19-23.
Kokubo T., Kushitani H., Sakka S. Solutions able to reproduce in vivo surface - structure changes in bioactive glass - ceramic // Biomaterials. 1990. Vol. 24. P. 721-734.
Лютова Е.С., Солтанова А.О., Борило Л.П. Синтез биоактивных сферических композитов TiO2-P2O5/CaO на основе катионита токем-250 // Цветные металлы. 2023. № 2. С. 22-29.
Мурашкевич А.Н., Лавицкая А.С., Баранникова Т.И., Жарский И.М. Инфракрасные спектры поглощения и структура композитов TiO2-SiO2/ // Журнал прикладной спектроскопии. 2008. Т. 75, № 5. С. 724-728.
Екимова И.А., Минакова Т.С. Кислотно-основные и адсорбционные свойства поверхности оксидов и фторидов щелочноземельных металлов и магния // Ползуновский вестник. 2013. № 1. С. 67-71.
Brady J., Durig T., Lee P. I., Li J.-X. Polymer Properties and Characterization // Developing Solid Oral Dosage Forms. 2017. Vol. 7. P. 181-223.
Wu S.C., Hsu H.C., Hsu S.K., Tseng C.P., Ho W.F. Effects of calcination on synthesis of hydroxyapatite derived from oyster shell powders // Journal of the Australian Ceramic Society. 2019. Vol. 55. P. 1051-1058.
Вы можете добавить статью