[go: up one dir, main page]

RU2580728C1 - Method of producing single-phase crystalline silicon-substituted hydroxyapatite - Google Patents

Method of producing single-phase crystalline silicon-substituted hydroxyapatite Download PDF

Info

Publication number
RU2580728C1
RU2580728C1 RU2014149926/05A RU2014149926A RU2580728C1 RU 2580728 C1 RU2580728 C1 RU 2580728C1 RU 2014149926/05 A RU2014149926/05 A RU 2014149926/05A RU 2014149926 A RU2014149926 A RU 2014149926A RU 2580728 C1 RU2580728 C1 RU 2580728C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
silicon
hydroxylapatite
hours
crystalline silicon
solution
Prior art date
Application number
RU2014149926/05A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Ольга Александровна Голованова
Альберт Викторович Зайц
Мария Владимировна Бердинская
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный университет им. Ф.М. Достоевского"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный университет им. Ф.М. Достоевского" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный университет им. Ф.М. Достоевского"
Priority to RU2014149926/05A priority Critical patent/RU2580728C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2580728C1 publication Critical patent/RU2580728C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Silicates, Zeolites, And Molecular Sieves (AREA)

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: invention relates to a process of preparation of crystalline silicon-substituted hydroxyapatite (Si-HA), which can be used in orthopedics and dentistry. Si-HA is received by deposition method from extracellular fluid model solution by preparing a solution with the following composition: CaCl2 - 3.7424 g, MgCl2 - 0.6092 g, K2NRO4 - 2.8716 g, NaHCO3 - 4.5360 g, Na2SO4 - 0.0144 g, NaCl - 8,8784 g at pH 7.40±0.05, by adding to it of modified sodium silicate in a molar ratio of Ca/ (P + Si) 2.00÷2.50 in the shape of Na2SiO3, by letting it settle for 48 hours, by filtering, washing and drying at a temperature of 80±5 °C for 5 hours.
EFFECT: invention allows to obtain a monophasic nanocrystalline (with an average crystal size of 6-7 1/10 nm) Si-HA having enhanced bioactivity in a medium that simulates the extracellular fluid of a human body.
1 cl, 5 dwg, 3 tbl

Description

Изобретение относится к области медицины, а именно к способу получения кристаллического кремнийзамещенного гидроксилапатита, который может быть использован в ортопедии и стоматологии.The invention relates to medicine, namely to a method for producing crystalline silicon-substituted hydroxylapatite, which can be used in orthopedics and dentistry.

Ввиду того что гидроксилапатит Ca10(РО4)6(ОН)2 (ГА) является минеральным аналогом костной составляющей, материалы на их основе используются для создания искусственных заменителей костной ткани человека. Одним из путей решения этой проблемы является синтез наноразмерного гидроксилапатита с последующей термической обработкой ниже температуры спекания. Поэтому для получения наноразмерного ГА сегодня наибольшее распространение получили методы, основанные на осаждении гидроксилапатита из щелочных водных растворов реагентов, содержащих в стехиометрическом соотношении ионы кальция и фосфат-ионы. [1].Due to the fact that hydroxylapatite Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2 (HA) is a mineral analogue of the bone component, materials based on them are used to create artificial substitutes for human bone tissue. One way to solve this problem is the synthesis of nanosized hydroxylapatite followed by heat treatment below the sintering temperature. Therefore, to obtain nanoscale HA, methods based on the precipitation of hydroxylapatite from alkaline aqueous solutions of reagents containing calcium ions and phosphate ions in a stoichiometric ratio are most widely used today. [one].

Наряду с этим результаты последних клинических испытаний показали, что приготовленные материалы с использованием ГА с преимуществами обладают рядом недостатков: низкая скорость биорезорбции и остеоиндукции, высокое значение наблюдаемой энергии активации. Химическое модифицирование гидроксилапатита является основным методом управления биологической активностью материала, изготовленного на его основе. Введение кремния в отличие от немодифицированного ГА вызывает значительно более высокий биологический отклик, что может быть связано с Si-индуцирущим изменением свойств материала. При введении кремния в кристаллическую структуру ГА изменяется эффективный заряд поверхности материла, что связано со специфическим расположением силикат-ионов относительно фосфат-ионов в кристаллической решетке кремний-замещенного гидроксилапатита (Si-ГА). Это подтвердилось в испытаниях, которые проводили in vivo, где было установлено, что на поверхности кремний-замещенного гидроксилапатита значительно быстрее происходит адсорбция протеинов, прикрепление клеток остеобластов, специфические клеточные реакции (синтез коллагена I типа, активация щелочной фосфатазы) и, соответственно, минерализация молодого костного матрикса [2, 3]. Ввиду полученных данных модифицирование ГА представляет собой перспективную и актуальную задачу. Si-ГА можно представить формулой: Ca10(PO4)6-x(SiO4)x(OH)2-x,Along with this, the results of recent clinical trials have shown that the prepared materials using HA with advantages have a number of disadvantages: low rate of bioresorption and osteoinduction, high value of the observed activation energy. Chemical modification of hydroxylapatite is the main method for controlling the biological activity of a material made on its basis. The introduction of silicon, in contrast to unmodified GA, causes a significantly higher biological response, which may be due to the Si-inducing change in the properties of the material. When silicon is introduced into the HA crystal structure, the effective charge of the material surface changes, which is associated with the specific arrangement of silicate ions relative to phosphate ions in the crystal lattice of silicon-substituted hydroxylapatite (Si-HA). This was confirmed in tests conducted in vivo, where it was found that protein adsorption, attachment of osteoblast cells, specific cellular reactions (type I collagen synthesis, activation of alkaline phosphatase) and, accordingly, mineralization of young bone matrix [2, 3]. In view of the data obtained, the modification of GA is a promising and relevant task. Si-HA can be represented by the formula: Ca 10 (PO 4 ) 6 -x (SiO 4 ) x (OH) 2 -x,

где x - степень замещенияwhere x is the degree of substitution

Известен способ получения кремний-замещенного гидроксилапатита путем осаждения из водного раствора реагентов [1]. При получении кремнийсодержащего гидроксилапатита методом осаждения из водных растворов наиболее часто используют следующие реакции:A known method of producing silicon-substituted hydroxylapatite by precipitation from an aqueous solution of reagents [1]. When obtaining silicon-containing hydroxylapatite by the method of precipitation from aqueous solutions, the following reactions are most often used:

10Са(ОН)2+(6-х)Н3PO4+xSi(OR)4→Са10(РО4)6-x(SiO4)x(OH)2-х+10Са (ОН) 2 + (6-х) Н 3 PO 4 + xSi (OR) 4 → Са 10 (РО 4 ) 6-x (SiO 4 ) x (OH) 2 -х +

+4xROH+(18-x)H2O,+ 4xROH + (18-x) H 2 O,

где R=Et, n-Pr, Ac.where R = Et, n-Pr, Ac.

Синтез проводят при температурах 60÷80°C, рН 9÷11 поддерживают раствором аммиака, иногда используют инертный газ для подавления поглощения продуктом синтеза углекислого газа из воздуха. Материал приготавливают по стехиометрии ГА при условии, что кремний замещает позиции фосфора в кристаллической решетке, а молярное отношение Са/(Р+Si) равно 1,67. Осадок ГА термообрабатывали при 1100°C в течение 2 часов в атмосфере воздуха. Недостатком этого способа, с одной стороны, является невысокая степень замещения кремния x<1, что соответствует содержанию кремния в материале 0,8-1,5 масс.%, а с другой, - появление примесных фаз, например оксида кальция или трикальцийфосфата после термообработки при использовании более высоких степеней замещения, например при x>1.The synthesis is carried out at temperatures of 60 ÷ 80 ° C, pH 9 ÷ 11 is supported by an ammonia solution, sometimes an inert gas is used to suppress the absorption of carbon dioxide synthesis product from air. The material is prepared according to GA stoichiometry, provided that silicon replaces the position of phosphorus in the crystal lattice, and the molar ratio Ca / (P + Si) is 1.67. The HA precipitate was heat treated at 1100 ° C for 2 hours in air. The disadvantage of this method, on the one hand, is the low degree of substitution of silicon x <1, which corresponds to a silicon content of 0.8-1.5 wt.% In the material, and on the other hand, the appearance of impurity phases, for example, calcium oxide or tricalcium phosphate after heat treatment when using higher degrees of substitution, for example, for x> 1.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ (патент РФ №2500840) получения монофазного кристаллического кремний-замещенного гидроксилапатита, который включает синтез Si-ГА методом осаждения при рН не менее 9 из реагентов, содержащих ортофосфорную кислоту, гидроксид кальция и тетраэтилортосиликат. Причем реагенты вводятся в реакционную смесь при условии обеспечения молярного отношения Са/Р в диапазоне от 2,0 до 2,5. Готовят композицию из 0,08-0,16%-ного водного раствора гидроксида кальция и тетраэтилортосиликата. Раствор ортофосфорной кислоты с 10-20%-ной концетрацией приливают со скоростью 0,2-0,8 мл/мин, на литр водного раствора композиции гидроксид кальция/тетраэтилортосиликат. Отстаивают для завершения процесса фазообразования, выделяют осадок и высушивают его. Термообработку ведут при температуре не ниже 300C, но не более 400C. Этот способ позволяет получать поликристаллический чистый или монофазовый кремнийзамещенный гидроксилапатит, состоящий из частиц размером 0,010-0,012 мкм (или 10-12 нм соответственно), обладающий относительно высокой скоростью растворения и способностью извлекать достаточные количества кремния в раствор. Преимуществом кремнийзамещенного гидроксилапатита данного решения является более высокая растворимость по сравнению с керамическим кремнийзамещенным гидроксилапатитом и обычным немодифицированным гидроксилапатитом, а также более высокий выход кремния при контакте с раствором. При выдерживании кремнийзамещенного гидроксилапатита в физиологическом растворе концентрация ионов кальция остается неизменной или увеличивается. Это выгодно отличает его от гидроксилапатитов с низким уровнем замещения кремния, для которых содержание кальция в физиологическом растворе снижается в тот же период времени. Также к преимуществам данного Si-ГА относится отсутствие побочных фаз в виде оксидов кальция, трикальцийфосфатов (ТКФ) при прокаливании на высоких температурах. Основными недостатками данного метода является то, что синтез ведут при рН, далеких от нормальных физиологических значений организма человека. Также данный образец не повторяет структуру кости человека, в нем отсутствует карбонатная группировка. При синтезе в качестве реагента носителя ионов кремния используется тетраэтоксисилан (ТЭС), который при гидролизе образует этиловый спирт, в результате происходит отравление живых тканей в отличие от силиката натрия, у которого продуктом гидролиза будет являться гидроокись натрия.The closest in technical essence and the achieved result is the method (RF patent No. 25000040) for producing a monophasic crystalline silicon-substituted hydroxylapatite, which involves the synthesis of Si-HA by precipitation at a pH of at least 9 from reagents containing phosphoric acid, calcium hydroxide and tetraethylorthosilicate. Moreover, the reagents are introduced into the reaction mixture, provided that the molar ratio of Ca / P in the range from 2.0 to 2.5. A composition is prepared from a 0.08-0.16% aqueous solution of calcium hydroxide and tetraethylorthosilicate. A solution of orthophosphoric acid with 10-20% concentration is poured at a rate of 0.2-0.8 ml / min, per liter of an aqueous solution of calcium hydroxide / tetraethylorthosilicate composition. Settled to complete the phase formation process, precipitate is isolated and dried. Heat treatment is carried out at a temperature not lower than 300C, but not more than 400C. This method allows to obtain polycrystalline pure or monophasic silicon-substituted hydroxylapatite, consisting of particles with a size of 0.010-0.012 μm (or 10-12 nm, respectively), having a relatively high dissolution rate and the ability to extract sufficient amounts of silicon in solution. The advantage of silicon-substituted hydroxylapatite of this solution is its higher solubility compared to ceramic silicon-substituted hydroxylapatite and ordinary unmodified hydroxylapatite, as well as a higher yield of silicon upon contact with the solution. When keeping silicon-substituted hydroxylapatite in physiological saline, the concentration of calcium ions remains unchanged or increases. This compares favorably with hydroxylapatites with a low level of silicon substitution, for which the calcium content in physiological saline decreases during the same period of time. The advantages of this Si-HA include the absence of side phases in the form of calcium oxides, tricalcium phosphates (TCF) during calcination at high temperatures. The main disadvantages of this method is that the synthesis is carried out at pH far from the normal physiological values of the human body. Also, this sample does not repeat the structure of the human bone, there is no carbonate group in it. In the synthesis, tetraethoxysilane (TES) is used as a carrier reagent for silicon ions, which forms ethyl alcohol during hydrolysis, resulting in poisoning of living tissues, in contrast to sodium silicate, in which sodium hydroxide will be the hydrolysis product.

Технической задачей изобретения является создание способа получения монофазового нанокристаллического кремний-замещенного гидроксилапатита с повышенной биоактивностью в среде, моделирующей внеклеточную жидкость человека.An object of the invention is to provide a method for producing monophasic nanocrystalline silicon-substituted hydroxylapatite with increased bioactivity in a medium simulating human extracellular fluid.

Указанный технический результат достигается тем, что предложен способ получения монофазного кристаллического кремний-замещенного гидроксилапатита методом осаждения из модельного раствора внеклеточной жидкости, в котором готовят раствор состава: CaCl2 - 3.7424 г, MgCl2 - 0.6092 г, K2НРO4 - 2.8716 г, NaHCO3 - 4.5360 г, Na2SO4 - 0,0144 г, NaCl - 8.8784 г при рН 7.40±0.05, добавляют модифицированный силикат натрия в молярном отношении Ca/(P+Si) 2.00÷2.50 в форме Na2SiO3, отстаивают в течение 48 часов, проводят фильтрование, промывку и высушивают при t=80±5°C в течение 5 часов.The specified technical result is achieved by the fact that the proposed method for producing a monophasic crystalline silicon-substituted hydroxylapatite by precipitation from a model solution of extracellular fluid, in which a solution of the composition is prepared: CaCl 2 - 3.7424 g, MgCl 2 - 0.6092 g, K 2 HPO 4 - 2.8716 g, NaHCO 3 - 4.5360 g, Na 2 SO 4 - 0.0144 g, NaCl - 8.8784 g at pH 7.40 ± 0.05, add modified sodium silicate in a molar ratio Ca / (P + Si) 2.00 ÷ 2.50 in the form of Na 2 SiO 3 , defend for 48 hours, carry out filtering, washing and dry at t = 80 ± 5 ° C for 5 hours.

Способ включает следующие новые признаки:The method includes the following new features:

- синтез производится из раствора, максимально приближенного к физиологическому;- synthesis is made from a solution as close to physiological as possible;

- рН среды при синтезе отвечает физиологическим значениям;- the pH of the medium during synthesis corresponds to physiological values;

- в качестве промотера кремния используется силикат натрия;- sodium silicate is used as a silicon promoter;

- для увеличения биоактивности нет необходимости проводить термообработку.- to increase bioactivity, there is no need to conduct heat treatment.

Режим отстаивания в течение 48 часов, фильтрования, промывки и сушки при t=80±5°C в течение 5 часов подбирался экспериментально исходя из условия полного удаления адсорбционной воды. После этого осадок отделялся от корж-фильтра в агатовую ступку и растирался пестиком до получения однородного порошка.The mode of sedimentation for 48 hours, filtration, washing and drying at t = 80 ± 5 ° C for 5 hours was selected experimentally based on the condition of complete removal of adsorption water. After this, the precipitate was separated from the cake filter into an agate mortar and ground with a pestle until a homogeneous powder was obtained.

При этом заявляемый способ позволяет получить:Moreover, the inventive method allows to obtain:

стехиометричный монофазный Si-ГА со средним размером кристаллов 6.0-7.1 нм, имеющий повышенную биоактивность;stoichiometric monophasic Si-HA with an average crystal size of 6.0-7.1 nm, having increased bioactivity;

стабильный монофазный продукт формулы Са10(РО4)6-x(SiO4)x(OH)2-х, где 0.50<x<5.00% масс.,stable monophasic product of the formula Ca 10 (PO 4 ) 6 -x (SiO 4 ) x (OH) 2- x, where 0.50 <x <5.00% wt.,

Одной из проблем при синтезе Si-ГА является подбор массового содержания кремния в образце.One of the problems in Si-HA synthesis is the selection of the mass content of silicon in the sample.

Результаты РФА показали, что все образцы, синтезируемые в среде модельного раствора внеклеточной жидкости при варьировании концентрации силикат-ионов, однофазны и представляют собой гидроксилапатит. На фиг. 1 представлены дифрактограммы образцов гидроксилапатита, модифицированных Na2SiO3: I - С Si исх. 0,5%; II - С Si исх 2,5%; ТЭС: III - С Si исх 0,5%; IV - С Si исх 2,5%. На данных дифрактограммах присутствуют рефлексы ГА при 25,8° (002), 31,7° (211), 32,2° (112) и 32,9° (300) (фиг. 1). Следует отметить, что дифрактограммы, соответствующие твердым фазам с различными источниками силикатных групп Na2SiO3, имеют схожий вид. Размеры кристаллитов полученного немодифицированного ГА составили 6.3 нм, для Si-ГА - 6.0÷7.1 нм, что указывает на образование соединений в нанокристаллическом состоянии.The XRD results showed that all samples synthesized in the medium of a model solution of extracellular fluid with varying concentrations of silicate ions are single-phase and are hydroxylapatite. In FIG. Figure 1 shows the diffraction patterns of samples of hydroxylapatite modified with Na 2 SiO 3 : I - C Si ref. 0.5%; II - With Si, ref 2.5%; TPP: III - With Si, ref 0.5%; IV - With Si, ref 2.5%. These diffraction patterns contain HA reflections at 25.8 ° (002), 31.7 ° (211), 32.2 ° (112) and 32.9 ° (300) (Fig. 1). It should be noted that the diffraction patterns corresponding to solid phases with different sources of silicate groups of Na 2 SiO 3 have a similar appearance. The crystallite sizes of the obtained unmodified HA were 6.3 nm, for Si-HA - 6.0–7.1 nm, which indicates the formation of compounds in the nanocrystalline state.

В таблице 1 представлены концентрации ионов в модельных растворах, приближенных по электролитному составу к внеклеточной жидкости, ммоль/л. Данная таблица используется для приготовления растворов синтеза.Table 1 shows the concentration of ions in model solutions that are close in electrolyte composition to extracellular fluid, mmol / L. This table is used for the preparation of synthesis solutions.

Figure 00000001
Figure 00000001

В таблице 2 представлены параметры кристаллической решетки образованных твердых фаз.Table 2 presents the crystal lattice parameters of the formed solid phases.

Figure 00000002
Figure 00000002

Данные параметры увеличены по сравнению с немодифицированным гидроксилапатитом (ГА), что подтверждает возможное замещение различных по размеру ортофосфат-иона силикат-ионом (расстояния Si-О = 1.66 Å, Р-O = 1.55 Å [4]). Увеличение параметра свидетельствует о том, что силикат-ион занимает преимущественно позицию фосфат-иона в структуре ГА, а не гидроксил-иона [5].These parameters are increased in comparison with unmodified hydroxylapatite (HA), which confirms the possible replacement of various sized orthophosphate ions with a silicate ion (Si-O distances = 1.66 Å, P-O = 1.55 Å [4]). An increase in the parameter indicates that the silicate ion predominantly occupies the position of the phosphate ion in the structure of HA, and not the hydroxyl ion [5].

На Фиг. 2. представлены ИК-спектры образцов гидроксилапатита, модифицированных: 1 - Na2SiO3C Si исх 0,5%; 2 и 3 - ТЭС С Si исх 0,5 и 2,5%. В ИК-спектрах образцов, полученных в присутствии силикат-ионов, присутствуют полосы поглощения, характерные для гидроксилапатита.In FIG. 2. The IR spectra of hydroxylapatite samples modified are presented: 1 - Na 2 SiO 3 C Si ref 0.5%; 2 and 3 - TPP С Si ref. 0.5 and 2.5%. The IR spectra of the samples obtained in the presence of silicate ions contain absorption bands characteristic of hydroxylapatite.

Структуру ГА определяют следующие полосы: 1040-1080 (ν3), 960, 840 (ν2), 602, 574 (ν4) и 473 (ν2) см-1, соответствующие колебаниям фосфатных групп, широкая полоса при 3440-3570 см-1 соответствует деформационным колебаниям ОН--групп и валентным колебаниям адсорбированной воды. Высокая интенсивность этого пика у модифицированного ГА связана с тем, что

Figure 00000003
имеют высокое сродство к молекулам воды, вследствие чего происходит гидратация. Ввиду того что ГА синтезирован в воздушной среде, в процессе его образования из атмосферы воздуха сорбируется углекислый газ и в решетке локализуются ионы карбоната в положении фосфатного иона, которым в ИК-спектрах соответствуют полосы поглощения деформационных колебаний С-O связей иона
Figure 00000004
при 875 см-1 и валентных колебаний при 1422-1457 см-1 [6].The structure of the HA is determined by the following bands: 1040-1080 (ν 3 ), 960, 840 (ν 2 ), 602, 574 (ν 4 ) and 473 (ν 2 ) cm -1 , corresponding to vibrations of phosphate groups, a wide band at 3440-3570 cm -1 corresponds to deformation vibrations of OH - groups and stretching vibrations of adsorbed water. The high intensity of this peak in modified GA is due to the fact that
Figure 00000003
have a high affinity for water molecules, resulting in hydration. Due to the fact that GA is synthesized in air, carbon dioxide is sorbed from the atmosphere during its formation and carbonate ions are localized in the lattice in the position of a phosphate ion, which correspond to absorption bands of deformation vibrations of CO bonds of the ion in the IR spectra
Figure 00000004
at 875 cm -1 and stretching vibrations at 1422-1457 cm -1 [6].

В ИК-спектрах присутствует полоса поглощения низкой интенсивности колебания связей силикатной группы при 511 см-1, обусловленная деформационными колебаниями связей Si-O. Полоса поглощения колебания Si-О связи при 945 см-1 перекрывается с полосой поглощения, соответствующей колебаниям Р-O связи при 960 см-1. Наличие данных сигналов на спектре свидетельствует о замещении

Figure 00000005
на
Figure 00000006
в структуре ГА, что приводит к искажению
Figure 00000005
тетраэдра, в результате чего происходит изменение параметров элементарной ячейки. Таким образом, данные ИК-Фурье-спектроскопии находятся в согласии с результатами РФА.In the IR spectra there is an absorption band of low intensity vibration of the bonds of the silicate group at 511 cm -1 , due to deformation vibrations of Si-O bonds. The absorption band of the vibration of the Si — O bond at 945 cm −1 overlaps with the absorption band corresponding to the vibration of the P — O bond at 960 cm −1 . The presence of these signals on the spectrum indicates the substitution
Figure 00000005
on
Figure 00000006
in the structure of GA, which leads to distortion
Figure 00000005
tetrahedron, as a result of which the unit cell parameters change. Thus, the data of IR Fourier spectroscopy are in agreement with the results of XRD.

В таблице 3 представлены данные о концентрации силикат-ионов в твердой фазе, составы твердых фаз, полученные методами химического анализа надосадочной жидкости.Table 3 presents data on the concentration of silicate ions in the solid phase, the compositions of the solid phases obtained by chemical analysis of the supernatant.

Figure 00000007
Figure 00000007

Их содержание значительно возрастает при увеличении исходной концентрации силикат-ионов до 5% в системе. Соотношение Са/Р в синтезируемых соединениях превышает заданное значение 1,67, характерное для стехиометрического гидроксилапатита, и соответствует фазе кальций-избыточного ГА. Это свидетельствует об уменьшении количества фосфат-ионов в полученных твердых фазах, что, по нашему мнению, связано с замещением фосфатных групп на силикатные группы.Their content increases significantly with an increase in the initial concentration of silicate ions to 5% in the system. The Ca / P ratio in the synthesized compounds exceeds a preset value of 1.67, which is typical for stoichiometric hydroxylapatite, and corresponds to the phase of calcium-excess HA. This indicates a decrease in the amount of phosphate ions in the obtained solid phases, which, in our opinion, is associated with the replacement of phosphate groups by silicate groups.

На фиг. 3 представлены кинетические кривые растворения Si-ГА в соляной кислоте при t=37°C. Биоактивность материала проверяли методом растворения одинаковых навесок образца в разных растворителях (HCl, 0.9% NaCl, трис-HCl буфер) при 37°C (фиг. 3-5). Установлено, что образцы, в которых при синтезе используется силикат натрия, обладают большей резорбируемостью, чем материал, не содержащий добавки силикат-ионов.In FIG. Figure 3 shows the kinetic curves of the dissolution of Si-HA in hydrochloric acid at t = 37 ° C. The bioactivity of the material was checked by dissolving the same sample weighed in different solvents (HCl, 0.9% NaCl, Tris-HCl buffer) at 37 ° C (Fig. 3-5). It was found that samples in which sodium silicate is used in the synthesis have greater resorbability than a material that does not contain an addition of silicate ions.

ЛитератураLiterature

1. Соин А.В., Евдокимов П.В., Вересов А.Г., Путляев В.И. Синтез и исследование анионмодифицированных апатитов // Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» - 2007 - Т. 1 - №45 - с. 130-132.1. Soin A.V., Evdokimov P.V., Veresov A.G., Putlyaev V.I. Synthesis and study of anion-modified apatites // International scientific journal "Alternative Energy and Ecology" - 2007 - T. 1 - No. 45 - p. 130-132.

2. Pietak A.M., Reid J.W., Stott M.J., Sayer M. Silicon substitution in the calcium phosphate bioceramics // Biomaterials 2007; 28: 4023-4032.2. Pietak A.M., Reid J.W., Stott M.J., Sayer M. Silicon substitution in the calcium phosphate bioceramics // Biomaterials 2007; 28: 4023-4032.

3. Portera A.E., Patela N., Skepperb J.N., Besta S.M., Bonfielda W. Comparison of in vivo dissolution processes in hydroxyapatite and silicon-substituted hydroxyapatite bioceramics // Biomaterials 2003; 24: 4609-4620.3. Portera A.E., Patela N., Skepperb J.N., Besta S.M., Bonfielda W. Comparison of in vivo dissolution processes in hydroxyapatite and silicon-substituted hydroxyapatite bioceramics // Biomaterials 2003; 24: 4609-4620.

4. Солоненко А.П., Голованова О.А. Термодинамическое моделирование процессов образования ортофосфатов кальция. // Ж. Бутлеровские сообщения. 2011. Т. 24 №2. С. 106-112.4. Solonenko A.P., Golovanova O.A. Thermodynamic modeling of the processes of formation of calcium orthophosphates. // J. Butlerov Communications. 2011.Vol. 24 No. 2. S. 106-112.

5. Маловская Е.А., Голованова О.А., Панова Т.В., Герк С.А., Осинцев В.А. Кристаллизация фосфатов кальция из прототипов биологических жидкостей на костных образцах. // Ж. Бутлеровские сообщения. 2013. Т. 36 №10. С. 21-28.5. Malovskaya E.A., Golovanova O.A., Panova T.V., Gerk S.A., Osintsev V.A. Crystallization of calcium phosphates from prototypes of biological fluids on bone samples. // J. Butlerov Communications. 2013.Vol. 36 No. 10. S. 21-28.

6. Solonenko А.Р., Golovanova О.А., Hydroxyapatite-Brushite ixtures: Synthesis and Physicochemical Characterization // J. Inorganic Chemistry 2014, Vol. 59, No. 1, pp. 12-20.6. Solonenko A.R., Golovanova O.A., Hydroxyapatite-Brushite ixtures: Synthesis and Physicochemical Characterization // J. Inorganic Chemistry 2014, Vol. 59, No. 1, pp. 12-20.

Claims (1)

Способ получения монофазного кристаллического кремний-замещенного гидроксилапатита методом осаждения из модельного раствора внеклеточной жидкости, в котором готовят раствор состава: СаСl2 - 3,7424 г, MgCl2 - 0,6092 г, К2НРO4 - 2,8716 г, NaHCO3 - 4,5360 г, Na2SO4 - 0,0144 г, NaCl - 8,8784 г при рН 7,40±0,05, добавляют модифицированный силикат натрия в молярном отношении Ca/(P+Si) 2,00÷2,50 в форме Na2SiO3, отстаивают в течение 48 часов, проводят фильтрование, промывку и высушивают при t=80±5°C в течение 5 часов. A method of obtaining a monophasic crystalline silicon-substituted hydroxylapatite by precipitation from a model solution of extracellular fluid in which a solution of the composition is prepared: CaCl 2 - 3.7424 g, MgCl 2 - 0.6092 g, K 2 HPO 4 - 2.8716 g, NaHCO 3 - 4.5360 g, Na 2 SO 4 - 0.0144 g, NaCl - 8.8784 g at pH 7.40 ± 0.05, add modified sodium silicate in a molar ratio Ca / (P + Si) of 2.00 ÷ 2.50 in the form of Na 2 SiO 3 , stand for 48 hours, filter, wash and dry at t = 80 ± 5 ° C for 5 hours.
RU2014149926/05A 2014-12-10 2014-12-10 Method of producing single-phase crystalline silicon-substituted hydroxyapatite RU2580728C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014149926/05A RU2580728C1 (en) 2014-12-10 2014-12-10 Method of producing single-phase crystalline silicon-substituted hydroxyapatite

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014149926/05A RU2580728C1 (en) 2014-12-10 2014-12-10 Method of producing single-phase crystalline silicon-substituted hydroxyapatite

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2580728C1 true RU2580728C1 (en) 2016-04-10

Family

ID=55794250

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014149926/05A RU2580728C1 (en) 2014-12-10 2014-12-10 Method of producing single-phase crystalline silicon-substituted hydroxyapatite

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2580728C1 (en)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101711892A (en) * 2009-12-04 2010-05-26 陕西科技大学 Method for preparing nano-powder Si-HAC by ultrasonic copolymerization
RU2500840C1 (en) * 2012-07-16 2013-12-10 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Белгородский государственный национальный исследовательский университет" Producing method of nanocrystalline silicon-replaced hydroxyapatite

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101711892A (en) * 2009-12-04 2010-05-26 陕西科技大学 Method for preparing nano-powder Si-HAC by ultrasonic copolymerization
RU2500840C1 (en) * 2012-07-16 2013-12-10 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Белгородский государственный национальный исследовательский университет" Producing method of nanocrystalline silicon-replaced hydroxyapatite

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
DARIUSZ SMOLEN et al, Highly biocompatible, nanocrystalline hydroxyapatite synthesized in a solvothermal process driven by high energy density microwave radiation, "International Journal of Nanomedicine", 2013, 8, 653-668. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Dorozhkin Amorphous calcium (ortho) phosphates
Bang et al. Effects of silicate and carbonate substitution on the properties of hydroxyapatite prepared by aqueous co-precipitation method
ES2632171T3 (en) Silicate substituted hydroxyapatite
Gozalian et al. Synthesis and thermal behavior of Mg-doped calcium phosphate nanopowders via the sol gel method
AU2008237711B2 (en) Biomedical materials
CA2625173C (en) A plurisubstituted hydroxyapatite and the composite thereof with a natural and/or synthetic polymer, their preparation and uses thereof
RU2500840C1 (en) Producing method of nanocrystalline silicon-replaced hydroxyapatite
Kovaleva et al. Bioresorbable carbonated hydroxyapatite Ca10− xNax (PO4) 6− x (CO3) x (OH) 2 powders for bioactive materials preparation
CN103086708B (en) Calcium silicophosphate biomaterial, and preparation method and use thereof
Tangboriboon et al. Alternative green preparation of mesoporous calcium hydroxyapatite by chemical reaction of eggshell and phosphoric acid
Mihailova et al. Novel merwinite/akermanite ceramics: in vitro bioactivity
Herradi et al. Physicochemical study of magnesium zinc codoped-hydroxyapatite
Stipniece et al. The study of magnesium substitution effect on physicochemical properties of hydroxyapatite
RU2580728C1 (en) Method of producing single-phase crystalline silicon-substituted hydroxyapatite
PL214929B1 (en) Method of obtaining the synthetic bioceramic implant material on the basis of carbonate hydroxyapatites
Berdinskaya et al. A physicochemical study of the structure, composition, and properties of hydroxylapatite modified by silicate ions
WO2001083367A2 (en) A process for the preparation of carbonated biomedical materials
Medvecky et al. Nanohydroxyapatite prepared from non-toxic organic Ca2+ compounds by precipitation in aqueous solution
Coreño et al. Growth of calcium phosphate onto coagulated silica prepared by using modified simulated body fluids
JP4427662B2 (en) Method for producing fine calcium phosphate powder from calcium phosphate precursor obtained by wet grinding method
Bakunova et al. Silicon-containing hydroxylapatite nanopowders
RU2588525C1 (en) Method of producing nano-sized calcium-deficient carbonate-containing hydroxyapatite
RU2367633C2 (en) Method of obtaining nano-sized powder based on tricalcium phosphate and hydroxylapatite system for ceramic biomaterial synthesis
BARGAN et al. INFLUENCE OF THE CITRIC ACID ON THE CERIUM SUBSTITUTED HYDROXYAPATITE MORPHOLOGY.
WO2022029716A1 (en) Calcium-deficient silicate-substituted calcium phosphate apatite compositions and methods

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20161211