Направленный синтез октакальция фосфата и изучение его

102
XVI Международная научно-практическая конференция имени профессора Л.П. Кулёва
происходящими при гидролизе Sr-замещенного апатита и брушита.
Скачкообразное увеличение концентрации ионов кальция наблюдается на начальном этапе резорбции (< 10минут). Затем концентрация
ионов кальция практически не изменяется, вероятно это обусловлено образованием насыщенного раствора и установлением равновесия
«осадок-раствор».
Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 14-03-31506 мол_а.
Направленный синтез октакальция
фосфата и изучение его свойств
А.А. Цыганова, Е.С. Чиканова
Научный руководитель – д.г.-м.н., профессор О.А. Голованова
Омский государственный университет им. Ф.М. Достоевского
644077, Россия, г. Омск, пр. Мира, 55-а, anuta.tzyganova@mail.ru
В настоящее время широкое применение в медицине получили
ортофосфаты кальция, в качестве биоматериалов и биокерамики. Их
использование основано на сходстве с неорганической составляющей
костей и зубов. К сожалению, даже сегодня все попытки приготовить
искусственный костный материал, пригодный для клинического использования и обладающий хорошей физиологической приживаемостью, биосовместимостью и стабильностью, имеют лишь относительный успех. Поэтому особый интерес как за рубежом [1], так и в нашей
стране вызывают предшественники (прекурсоры) биологических апатитов фосфатов кальция. Прекурсоры участвуют в ранней стадии минерализации, т.е. являются центрами кристаллизации в кости и зубной эмали
с последующим формированием осажденного гидроксилапатита (ГА) и
далее в ГА с высокой степенью кристалличности. Одним из наиболее
перспективных остеопластических материалов для заполнения костных
дефектов является октакальций фосфат (ОКФ) [2]. На основе литературных данных [3, 4] было выбрано два способа синтеза ОКФ:
1)Путем осаждения из водного раствора при температуре
313 К. Осадок получали путем сливания растворов хлорида кальция (CaCl2 • 2H2O), и двузамещенного фосфата натрия
(Na2HPO4 • 3H2O), с предварительно корректируемыми значениями рН (6,0–7,0). Сливание растворов проводилось при охлаждении (Т = 273–278 К). В основе данного способа лежит следующая
химическая реакция (1):
Секция 1 Химия и химическая технология в XXI веке
103
8CaCl2 + 6Na2HPO4 + 4NаOH + H2O = Ca8H2(PO4)6 • 5H2O + 16NaCl (1)
2)Путем гидролиза двуводного гидрофосфата кальция (брушита) в
ацетатном буферном растворе, в основе данного способа лежит
следующая химическая реакция (2):
8CaHPO4 • 2H2O + 2CH3COONa =
= Ca8(HPO4)2(PO4)4 • 5H2O + 2NaH2PO4 + 2CH3COOH (2)
Для установления состава и соотношения компонентов в синтезированном соединении были использованы методики: определения
ионов кальция с помощью ионоселективного электрода, определения
фосфат-ионов по молибденовой сини [ГОСТ 18309–72.]. Для изучения биоактивности ОКФ проведено его растворение в средах: соляная
кислота рН = 1; ацетатный буферный раствор рН = 5,5; раствор хлорида
натрия 0,9 % рН = 7,5. Изучена термическая устойчивость ОКФ в диапазоне температур 473–1073 К. А так же изучено влияние на процесс
кристаллизации различных добавок.
Методом оптической микроскопии установлено, что в обоих случаях, полученные частицы порошка ОКФ имеют характерную для данного
фосфата морфологию «розеток», состоящих из пластинчатых кристаллов (рис. 1, 2). Наиболее близкие значения показателя Са / Р имеют образцы полученные при рН = 6,5, свойства этих образцов были изучены
более подробно.
Рис. 1. Вид частиц ОКФ, синтезиро- Рис. 2. Вид частиц ОКФ, синтезированных осаждением из расванных гидролизом брушита
творов рН = 6,5 τ = 72 ч, ув.
рН = 6, τ = 72 ч. ув. ×120
×120
При изучении зависимости концентрации ионов кальция от времени растворения в соляной кислоте было замечено быстрое увеличение
концентрации ионов кальция, при этом твердая фаза ОКФ полностью
переходила в раствор. А при растворении в 0,9 % растворе NaCl было
отмечено, что концентрация ионов кальция увеличивалась незначительно, при этом осадок практически не растворялся.
104
XVI Международная научно-практическая конференция имени профессора Л.П. Кулёва
При прокаливании образцов было установлено, что наибольшее
уменьшение массы соответствует диапазону температур 298–673 К, что
связано с удалением адсорбционной и кристаллизационной воды и легколетучих примесей. В интервале температур 873–1073 К происходит
дальнейшее удаление карбонат-ионов из структуры ОКФ, а так же изменение самой структуры исследуемого образца.
Так же было изучено влияние различных ионов на процесс кристаллизации ОКФ. Сильное активирующее действие оказывали ионы
F–, которые стимулировали переход ОКФ в ГА; ионы Mg2+ и Sr2+ оказывали слабое ингибирующее действие.
Таким образом, в ходе работы, был синтезирован ОКФ двумя методами. Определены наиболее оптимальные условия синтеза. Исследована термическая устойчивость, влияние посторонних ионов на процесс
кристаллизации и биоактивность ОКФ в слабощелочных, кислых, и
слабокислых средах. Показано, что большую биоактивность ОКФ проявляет в кислых средах.
Список литературы
1. Suzuki O., Kamakura S., Katagiri T. Bone formation enhanced by implanted
octacalcium phosphate involving conversion into Ca-deficient hydroxyapatite.
Biomaterials, 2006.– Р.2671–2678.
2. Баринов С.М., Комлев В.С. Остеоиндуктивные керамические материалы
для восстановления костных тканей: октакальциевый фосфат. Материаловедение, 2009.– С.34–41.
3. Tung M.S., Tomazic B., Brown W.E. The effects of magnesium and fluoride on
the hydrolysis of octacalcium phosphate. Arch. Oral Biol., 1992.– P.585–591.
4. Monma H. Preparation of octacalcium phosphate by the hydrolysis of tricalcium
phosphate. J.Mater. Sci., 1980.– P.2428–2434.
Золошлаковые материалы Краснокаменской
ТЭЦ – сырье для закладки горных выработок
С.Б. Эрдынеев, Е.А. Чистяков
Научный руководитель – к.т.н., доцент О.И. Налесник
Томский политехнический университет
634050, Россия, г. Томск, пр. Ленина, 30, tpu@tpu.ru
В России, на тепловых электростанциях, которые работают на угле,
в год образуются около 40 млн.т. зольных отходов. Из них эксплуатируется примерно 4 % из всех отходов. Основное назначение золошлаковых
отходов – это производство цемента, бетонов, шлакоблоков, кирпича и