Керамика в системе Ca2P2O7–Ca3(PO4)2 была получена из порошковых смесей, включающих гидроксиапатит кальция Са10(РО4)6(ОН)2 природного происхождения и монокальцийфосфат моногидрат Ca(H2PO4)2·H2O.
В качестве источника гидроксиапатита кальция Са10(РО4)6(ОН)2 природного происхождения использовали порошок рыбьей чешуи с содержанием неорганического компонента 63,5 %. Мольные соотношения Са10(РО4)6(ОН)2/Ca(H2PO4)2·H2O в исходной порошковой смеси, равные 1/4, 3/5 и 2/1, обеспечивали после обжига формирование фазового состава керамики, включающего пирофосфат кальция Ca2P2O7 и/или трикальцийфосфат Ca3(PO4)2. Гомогенизацию компонентов проводили многократным пропусканием порошковой смеси через сито с размером ячеек 200 мкм. Пластическое формование образцов выполняли с использованием этилового спирта в качестве связующего. По данным рентгенофазового анализа (РФА), фазовый состав всех образцов после добавления спирта, формования и сушки включал монокальцийфосфат моногидрат Ca(H2PO4)2·H2O и гидроксиапатит кальция Са10(РО4)6(ОН)2. В фазовом составе образцов также присутствовали монетит CaHPO4 и брушит CaHPO4·2H2O. Фазовый состав полученных высокопористых образцов керамики с относительной плотностью после обжига в интервале 900…1100 ?С – 27…55 % включал ?-трикальцийфосфат ?-Ca3(PO4)2 и/или ?-пирофосфат кальция ?-Ca2P2O7.
Татьяна Викторовна Сафронова – канд. техн. наук, ст. науч. сотрудник, химический факультет, факультет наук о материалах, МГУ имени М. В. Ломоносова, Москва, Россия
Синьянь Х Фэн – студентка, факультет наук о материалах, МГУ имени М. В. Ломоносова, Москва, Россия
Виктор Иванович Воробьев – канд. техн. наук, доцент, кафедра химии, Институт агроинженерии и пищевых систем, Калининградский государственный технический университет, Калининград, Россия
Сяолинь Х Ляо – д-р наук, профессор, Ведущая лаборатория наноматериалов и устройств Чунцина, Чунцинский университет науки и технологий, Чунцин, Китай
Татьяна Борисовна Шаталова – канд. хим. наук, доцент, химический факультет, факультет наук о материалах, МГУ им. М. В. Ломоносова, Москва, Россия
Ярослав Юрьевич Филиппов – канд. хим. наук, ст. науч. сотрудник, НИИ механики, факультет наук о материалах, МГУ им. М. В. Ломоносова, Москва, Россия
Альбина Максимовна Мурашко – студентка, факультет наук о материалах, МГУ имени М. В. Ломоносова, Москва, Россия
Татьяна Викторовна Филиппова – инженер, химический факультет, МГУ им. М. В. Ломоносова, Москва, Россия
Цзичен Х Сюй – д-р наук, лектор, Ведущая лаборатория наноматериалов и устройств Чунцина, Чунцинский университет науки и технологий, Чунцин, Китай
Марат Муслимович Ахмедов – студент, Российский государственный университет им. А. Н. Косыгина (Технологии. Дизайн. Искусство), Москва, Россия
Наталия Рустемовна Кильдеева – д-р хим. наук, профессор, Российский государственный университет им. А. Н. Косыгина (Технологии. Дизайн. Искусство), Москва, Россия
1. Hou X., Zhang L., Zhou Z., et al. Calcium phosphate-based biomaterials for bone repair // Journal of Functional Biomaterials. 2022. V. 13, No. 4. 187. P. 1 – 39. URL: https://doi.org/10.3390/jfb13040187
2. Fiume E., Magnaterra G., Rahdar A., et al.Hydroxyapatite for biomedical applications: A short overview // Ceramics. 2021. V. 4, No. 4. P. 542 – 563. URL: https://doi.org/10.3390/ceramics4040039
3. Сафронова Т. В., Путляев В. И. Медицинское неорганическое материаловедение в России: кальцийфос-фатные материалы // Наносистемы: физика, химия, математика. 2013. Т. 4, № 1. С. 24 – 47. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=18964052
4. Aoki K., Ideta H., Komatsu Y., et al. Bone-regeneration therapy using biodegradable scaffolds: calcium phosphate bioceramics and biodegradable polymers // Bioengineering. 2024. V. 11, No. 2. 180. P. 1 – 20. URL: https://doi.org/10.3390/bioengineering11020180
5. Wu V. M., Uskokovi? V. Is there a relationship between solubility and resorbability of different calcium phosphate phases in vitro? // Biochimica et Biophysica Acta (BBA)-General Subjects. 2016. V. 1860(10). P. 2157 – 2168. URL: https://doi.org/10.1016/j.bbagen.2016.05.022
6. Солоненко А. П., Шевченко А. Е., Полонянкин Д. А. Исследование динамики резорбции в трисбуфере гранул на основе гидроксиапатита, волластонита и желатина // Неорганические материалы. 2023. Т. 59, № 3. С. 341 – 348. URL: https://doi.org/10.31857/S0002337X23030144
7. Путляев В. И., Сафронова Т. В. Новое поколение кальцийфосфатных биоматериалов: роль фазового и химического составов // Стекло и керамика. 2006. Т. 79, № 3. С. 30 – 33. URL: https://glass-ceramics.ru/ru/archivru/27-biomaterialy/2091-1046. [Putlyaev V. I., Safronova T. V. A new generation of calcium phosphate biomaterials: The role of phase and chemical compositions // Glass Ceram. 2006. V. 63. P. 99 – 102. URL: https://doi.org/10.1007/s10717-006-0049-1]
8. Сафронова Т. В. Неорганические материалы для регенеративной медицины // Неорганические материалы. 2021. Т. 57, № 5. С. 467 – 499. URL: http://dx.doi.org/10.31857/S0002337X21050067. [Safronova T. V. Inorganic materials for regenerative medicine // Inorganic Materials. 2021. V. 57, No. 5. P. 443 – 474. URL: http://dx.doi.org/10.1134/S002016852105006X]
9. Brown P. W. Phase relationships in the ternary system CaO–P2O5–H2O at 25 °C // J. Am. Ceram. Soc. 1992. V. 75, No. 1. P. 17 – 22. URL: https://doi.org/10.1111%2Fj.1151-2916.1992.tb05435.x
10. Safronova T. V., Putlyaev V. I. Powder systems for calcium phosphate ceramics // Inorganic Materials. 2017. V. 53. P. 17 – 26.
11. Сафронова Т. В., Путляев В. И., Иванов В. К. и др. Порошковые смеси на основе гидрофосфата аммония и карбоната кальция для получения биосовместимой пористой керамики в системе СаО–Р2О5 // Новые огнеупоры. 2015. Т. 1, № 9. С. 45 – 53. URL: https://newogneup.elpub.ru/jour/article/view/11/13. [Safronova T. V., Putlyaev V. I., Ivanov V. K., et al. (2016). Powders mixtures based on ammonium pyrophosphate and calcium carbonate for preparation of biocompatible porous ceramic in the CaO–P2O5 system // Refractories and Industrial Ceramics. 2016. V. 56. P. 502 – 509. URL: https://doi.org/10.1007/s11148-016-9877-x]
12. Hsu C. K. The preparation of biphasic porous calcium phosphate by the mixture of Ca(H2PO4)2·H2O and CaCO3 // Materials chemistry and physics. 2003. V. 80, No. 2. P. 409 – 420. URL: https://doi.org/10.1016/S0254-0584(02)00166-9
13. Тошев О. У., Сафронова Т. В., Миронова Ю. С. и др. Ультрапористая субмикронная керамика на основе ?-Ca3(PO4)2 // Неорганические материалы. 2022. Т. 58, № 11. С. 1249 – 1260. URL: http://dx.doi.org/10.31857/S0002337X22110148. [Toshev O. U., Safronova T. V., Mironova Yu. S., et al. Ultraporous submicron-grained ?-Ca3(PO4)2-based ceramics // Inorganic Materials. 2022. V. 58, No. 11. P. 1208 – 1219. URL: http://dx.doi.org/10.1134/S0020168522110140]
14. Сафронова Т. В., Корнейчук С. А., Шаталова Т. Б. и др. Керамика в системе Са2Р2О7–Са(РО3)2, полученная обжигом цементного камня на основе ?-трикальцийфосфата и монокальцийфосфата моногидрата // Стекло и керамика. 2020. Т. 93, № 5. С. 3 – 13. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=44705975. [Safronova T. V., Korneichuk S. A., Shatalova T. B., et al. Ca2P2O7–Ca(PO3)2 ceramic obtained by firing ?-tricalcium phosphate and monocalcium phosphate monohydrate based cement stone // Glass Ceram. 2020. V. 77. P. 165 – 172. URL: https://doi.org/10.1007/s10717-020-00263-y
15. Safronova T. V., Mukhin E. A., Putlyaev V. I., et al. Amorphous calcium phosphate powder synthesized from calcium acetate and polyphosphoric acid for bioceramics application // Ceramics International. 2017. V. 43. P. 1310 – 1317. URL: http://dx.doi.org/10.1016/j.ceramint.2016.10.085
16. Safronova T. V., Paianidi Y. A., Shatalova T. B., et al. Preparation of calcium polyphosphate powder containing amorphous carbon // J. Ind. Chem. Soc. 2020. V. 97, No. 10c. P. 2106 – 2110. URL: http://dx.doi.org/10.5281/zenodo.5666129
17. Сафронова Т. В., Киселев А. С., Шаталова Т. Б. и др. Синтез моногидрата двойного пирофосфата кальция/аммония Ca(NH4)2P2O7?H2O – предшественника биосовместимых фаз кальцийфосфатной керамики // Изв. АН. Сер. хим. 2020. № 1. С. 139. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=42303370. [Safronova T. V., Kiselev A. S., Shatalova T. B., et al. Synthesis of double ammonium/calcium pyrophosphate monohydrate Ca(NH4)2P2O7.H2O as the precursor of biocompatible phases of calcium phosphate ceramics // Russian Chemical Bulletin. 2020. V. 69, No. 1. P. 139 – 147. URL: https://doi.org/10.1007/s11172-020-2735-5]
18. Haider A., Haider S., Han S. S., Kang I. K. Recent advances in the synthesis, functionalization and biomedical applications of hydroxyapatite: a review // RSC Advances. 2017. V. 7, No. 13. Р. 7442 – 7458. URL: https://doi.org/10.1039/C6RA26124H
19. Szcze? A., Ho?ysz L., Chibowski E. Synthesis of hydroxyapatite for biomedical applications // Advances in colloid and interface science. 2017. V. 249. Р. 321 – 330. URL: https://doi.org/10.1016/j.cis.2017.04.007
20. Okpe P. C., Folorunso O., Aigbodion V. S., Obayi C. Hydroxyapatite synthesis and characterization from waste animal bones and natural sources for biomedical applications // Journal of Biomedical Materials Research Part B: Applied Biomaterials. 2024. V. 112, No. 7. Р. e35440. URL: https://doi.org/10.1002/jbm.b.35440
21. Arokiasamy P., Abdullah M. M. A. B., Abd Rahim S. Z., et al. Synthesis methods of hydroxyapatite from natural sources: A review // Ceramics International. 2022. V. 48, No. 11. P. 14959 – 14979. URL: https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2022.03.064
22. Pon-On W., Suntornsaratoon P., Charoenphandhu N., et al. Hydroxyapatite from fish scale for potential use as bone scaffold or regenerative material // Materials Science and Engineering: C. 2016. V. 62. P. 183 – 189. URL: https://doi.org/10.1016/j.msec.2016.01.051
23. Seikh Z., De B., Ghosh D., et al. An overview on the utilization of hydroxyapatite from fish wastes: a transition from waste to wealth // J. Inst. Eng. India Ser. D. 2024. URL: https://doi.org/10.1007/s40033-024-00778-6
24. Coppola D., Lauritano C., Palma Esposito F., et al. Fish waste: From problem to valuable resource // Mar. Drugs. 2021. V. 19. P. 116. URL: https://doi.org/10.3390/md19020116
25. Arvanitoyannis I. S., Kassaveti A. Fish industry waste: treatments, environmental impacts, current and potential uses // Int. J. Food Sci. Technol. 2008. V. 43, No. 4. Р. 726 – 745. URL: https://doi.org/10.1111/j.1365-2621.2006.01513.x
26. Granito R. N., Renno A. C. M., Yamamura H., et al. Hydroxyapatite from fish for bone tissue engineering: A promising approach // International journal of molecular and cellular medicine. 2018. V. 7, No. 2. P. 80. URL: https://doi.org/10.22088%2FIJMCM.BUMS.7.2.80
27. Zakaria K. A., Yatim N. I., Ali N. A., Rastegari H. Recycling phosphorus and calcium from aquaculture waste as a precursor for hydroxyapatite (HAp) production: a review // Environmental Science and Pollution Research. 2022. V. 29, No. 31. P. 46471 – 46486. URL: https://doi.org/10.1007/s11356-022-20521-6
28. Ibrahim M. A., Abdelmonem M., Ismail N., et al. Ceramic hydroxyapatite derived from fish scales in biomedical applications; a systematic review // Precis. Nanomed. 2024. V. 7, No. 2. P. 1297 – 1311. URL: https://doi.org/10.33218/001c.120415
29. Sych E. E., Pinchuk N. D., Tovstonog A. B., et al. The structure and properties of calcium phosphate ceramics produced from monetite and biogenic hydroxyapatite // Powder Metall. Met. Ceram. 2014. V. 53. Р. 423 – 430. URL: https://doi.org/10.1007/s11106-014-9634-y
30. Oktar F. N., Unal S., Gunduz O., et al. Marine-derived bioceramics for orthopedic, reconstructive and dental surgery applications // Journal of the Australian Ceramic Society. 2023. V. 59, No. 1. P. 57 – 81.
31. Gil-Duran S., Arola D., Ossa E. A. Effect of chemical composition and microstructure on the mechanical behavior of fish scales from Megalops Atlanticus // J. Mech. Behav. Biomed. Mater. 2016. V. 56. Р. 134 – 145. URL: https://doi.org/10.1016/j.jmbbm.2015.11.028
32. Sionkowska A., Kozlowska J. Fish scales as a biocomposite of collagen and calcium salts // Key Eng. Mater. 2013. V. 587. P. 185 – 190. URL: https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/KEM.587.185
33. Caruso G., Floris R., Serangeli C., Di Paola L. Fishery wastes as a yet undiscovered treasure from the sea: Biomolecules sources, extraction methods and valorization // Mar. Drugs. 2020. V. 18. P. 622. URL: https://doi.org/10.3390/md18120622
34. Измайлов Р. Р., Голованова О. А. Растворимость гидроксилапатита и карбонатгидроксилапатита, полученных из модельного раствора синовиальной жидкости человека // Вестник Омского университета. 2012. № 4(66). С. 109 – 113. URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=21004124
35. Фомин А. С., Комлев В. С., Баринов С. М. и др. Синтез нанопорошков гидроксиапатита для медицинских применений // Перспективные материалы. 2006. № 2. С. 51 – 55. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=12969193
36. Boskey A. L. Hydroxyapatite formation in a dynamic collagen gel system: effects of type I collagen, lipids, and proteoglycans // The Journal of Physical Chemistry. 1989. V. 93, No. 4. P. 1628 – 1633. URL: https://doi.org/10.1021/j100341a086
37. Safronova T., Vorobyov V., Kildeeva N., et al. Inorganic powders prepared from fish scales // Ceramics. 2022. V. 5. P. 484 – 498. URL: https://doi.org/10.3390/ceramics5030037
38. Воробьев В. И., Нижникова Е. В. Получение фрак-ций коллагена и гидроксиапатита из рыбьей чешуи // Извес-тия КГТУ. 2021. № 62. С. 80 – 91. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=46369968
39. Пат. РФ RU 2021 116 247. Способ обработки рыбьей чешуи для получения коллагена и гидроксиапатита / В. И. Во-робьев. Опубл. 03.06.2021. URL: https://new.fips.ru/registers-doc-view/fips_servlet?DB=RUPAT&DocNumber=2021116247&TypeFile=html
40. ICDD. International Centre for Diffraction Data; Kabekkodu S., Ed.; ICDD: Newtown Square, PA, USA, 2010; PDF-4+ 2010 (Database). URL: https://www.icdd.com/pdf-2/
Статью можно приобрести
в электронном виде!
PDF формат
500 руб
DOI: 10.14489/glc.2024.09.pp.028-042
Тип статьи:
Научная статья
Оформить заявку
