Синтез и характеристика гидроксипатита при воздействии ультрафиолетового излучения и ультразвука.
Авторы
DOI:
https://doi.org/10.31489/2024No3/54-62Ключевые слова:
гидроксиапатит, мокрое осаждение, ультразвук, ультрафиолетовое излучениеАннотация
Гидроксиапатит имеет широкий спектр возможных применений в биомедицине, оптике и электронике, сенсорах, катализе и в дезактивации окружающей среды. Настоящее исследование было сосредоточено на синтезе гидроксиапатита методом мокрого осаждения. Было исследовано влияние времени сушки на свойства синтезированного материала. Размер частиц увеличивается от 80 до 200 мкм при увеличении времени сушки от 24 часов до 96 часов. Была изучена морфология и свойства порошков гидроксиапатита, полученных под действием ультрафиолетового излучения и ультразвукового воздействия, действующих совместно и по отдельности. Полученные образцы были проанализированы с использованием рентгеновской дифракции, инфракрасной Фурье-спектроскопии, сканирующего электронного микроскопа, методов Брунауэра–Эммета–Теллера. Результаты показали, что свойства полученных порошков гидроксиапатита сильно зависят от условий синтеза. Ультразвуковая обработка на этапе синтеза привела к уменьшению размера полученных частиц гидроксиапатита до 4 мкм. Использование ультрафиолетового излучения на этапе стабилизации привело к увеличению содержания гидроксиапатита в продуктах реакции.
Библиографические ссылки
LeGeros R.Z., LeGeros J.P. Hydroxyapatite. (2008) Bioceramics and their Clinical Applications. Woodhead Publishing. 367 – 394. DOI: 10.1533/9781845694227.2.367.
Rial R., González-Durruthy M., Liu Z., Ruso J.M. (2021) Advanced materials based on nanosized hydroxyapatite. Molecules, 26, 3190. DOI: 10.3390/molecules26113190.
Dorozhkin S.V. (2022) Calcium orthophosphate (CaPO4)-based bioceramics: preparation, properties, and applications. Coating, 12, 1380. DOI: 10.3390/coatings12101380.
Das A., Pamu D. (2019) A comprehensive review on electrical properties of hydroxyapatite based ceramic composites. Materials Science and Engineering: C, 101, 539–563. DOI: 10.1016/j.msec.2019.03.077.
Corno M., Busco C., Civalleri B., Ugliengo P. (2006) Periodic ab initio study of structural and vibrational features of hexagonal hydroxyapatite Ca10(PO4)6(OH)2. Physical Chemistry Chemical Physics, 8, 2464–2472. DOI:10.1039/B602419J.
Bystrov V., Paramonova E., Avakyan L., Coutinho J., Bulina N. (2021) Simulation and computer study of structures and physical properties of hydroxyapatite with various defects. Nanomaterials, 11, 2752. DOI:10.3390/nano11102752.
Yang Z., Zhou S., Zu J., Inman D. (2018) High-performance piezoelectric energy harvesters and their applications. Joule, 2(4), 642–697. DOI:10.1016/j.joule.2018.03.011.
Aabid A., Raheman M.A., Ibrahim Y.E., et al. (2021) A systematic review of piezoelectric materials and energy harvesters for industrial applications. Sensors, 21, 4145. DOI: 10.3390/s21124145.
Xu Z., Li C., Wang N., Ding Y., Yan Z., Li Q. (2024) Functional graphitic carbon nitride/hydroxyapatite heterojunction for robust formaldehyde removal at ambient temperature. Journal of Environmental Chemical Engineering, 12(1), 111679. DOI: 10.1016/j.jece.2023.111679.
Lan Y.-T., Yang X.-Y., Liu S.-X., Miao Y.-X., Zhao Z. (2022) Highly dispersed silver nanoparticles supported on a hydroxyapatite catalyst with different morphologies for CO oxidation. New Journal of Chemistry, 46, 6940–6945. DOI: 10.1039/D2NJ00464J.
Wang Y., Zhou X., Wei X., et al. (2021) Co/hydroxyapatite catalysts for N2O catalytic decomposition: design of well-defined active sites with geometrical and spacing effects. Molecular Catalysis, 501, 111370. DOI:10.1016/j.mcat.2020.111370.
Guo J., Duchesne P.N., Wang L., et al. (2020) High-performance, scalable, and low-cost copper hydroxyapatite for photothermal CO2 reduction. ACS Catalysis, 10, 13668–13681. DOI: 10.1021/acscatal.0c03806.
Yamada H., Tamura K., Watanabe Y., Iyi N., Morimoto K. (2011) Geomaterials: their application to environmental remediation. Science and Technology of Advanced Materials, 12, 064705. DOI: 10.1088/1468-6996/12/6/064705.
Javadinejad H.R., Ebrahimi-Kahrizsangi R. (2021) Thermal and kinetic study of hydroxyapatite formation by solid-state reaction. International Journal of Chemical Kinetics, 53, 583–595. DOI: 10.1002/kin.21467.
Mobasherpour I., Soulati Heshajin M., Kazemzadeh A., Zakeri M. (2007) Synthesis of nanocrystalline hydroxyapatite by using precipitation method. Journal of Alloys and Compounds, 430, 330–333. DOI:10.1016/j.jallcom.2006.05.018.
Bilton M., Milne S.J., Brown A.P. (2012) Comparison of hydrothermal and sol-gel synthesis of nano-particulate hydroxyapatite by characterization at the bulk and particle level. Open Journal of Inorganic Non-metallic Materials, 2, 1–10. DOI: 10.4236/ojinm.2012.21001.
Yang Y., Ong J.L., Tian J. (2002) Rapid sintering of hydroxyapatite by microwave processing. Journal of Materials Science Letters, 21, 67–69. DOI: 10.1023/A:1014250813564.
Shaban N.Z., Kenawy M.Y., Taha N.A., Abd El-Latif M.M., Ghareeb D.A. (2021) Synthesized nanorods hydroxyapatite by microwave-assisted technology for in vitro osteoporotic bone regeneration through Wnt/β-catenin pathway. Materials, 14, 5823. DOI: 10.3390/ma14195823.
Mohd Pu'ad N.A.S., Abdul Haq R.H., Mohd Noh H., Abdullah H.Z., Idris M.I., Lee T.C. (2020) Synthesis method of hydroxyapatite: a review. Materials Today: Proceedings, 29(1), 233–239. DOI:10.1016/j.matpr.2020.05.536.
Sultana S., Hossain M.S., Mahmud M., et al. (2021) UV-assisted synthesis of hydroxyapatite from eggshells at ambient temperature: cytotoxicity, drug delivery and bioactivity. RSC Advances, 11(6), 3686–3694. DOI:10.1039/D0RA09673C.
Leonov A., Usacheva T., Lyapunov D., Voronina N., Galtseva O., Rogachev A. (2021) Improving the heat resistance of polymer electrical insulation systems for the modernization of induction motors. Eurasian Physical Technical Journal, 18(1) (35), 34–42. DOI: 10.31489/2021No1/34-42.
Poinern G.E., Brundavanam R.K., Mondinos N., Jiang Z.T. (2009) Synthesis and characterisation of nanohydroxyapatite using an ultrasound assisted method. Ultrasonics Sonochemistry, 16(4), 469–474. DOI:10.1016/j.ultsonch.2009.01.007.
Rouhani P., Taghavinia N., Rouhani S. (2010) Rapid growth of hydroxyapatite nanoparticles using ultrasonic irradiation. Ultrasonics Sonochemistry, 17(5), 853–856. DOI:10.1016/j.ultsonch.2010.01.010.
Bouyer E., Gitzhofer F., Boulos M.I. (2000) Morphological study of hydroxyapatite nanocrystal suspension, Journal of Materials Science: Materials in Medicine, 11(8), 523–531. DOI: 10.1023/A:1008918110156.
Agbeboh N.I., Oladele I.O., Daramola O.O., Adediran A.A., Olasukanmi O.O., Tanimola M.O. (2020) Environmentally sustainable processes for the synthesis of hydroxyapatite. Heliyon, 6(4), e03765. DOI:10.1016/j.heliyon.2020.e03765.
Sing K.S.W. (1998) Adsorption methods for the characterization of porous materials. Advances in Colloid and Interface Science, 76–77, 3–11. DOI:10.1016/S0001-8686(98)00038-4.
Kannan S., Lemos A.F., Ferreira J.M.F. (2006) Synthesis and mechanical performance of biological-like hydroxyapatites. Chemistry of Materials, 18(8), 2181–2186. DOI:10.1021/cm052567q.
Szterner P., Biernat M. (2022) The synthesis of hydroxyapatite by hydrothermal process with calcium lactate pentahydrate: the effect of reagent concentrations, pH, temperature, and pressure. Bioinorganic Chemistry and Applications, 3481677. DOI: 10.1155/2022/3481677.
Wang Y.J., Chen J.D., Wei K., Zhang S.H., Wang X.D. (2006) Surfactant-assisted synthesis of hydroxyapatite particles. Materials Letters, 60(27), 3227–3231. DOI: 10.1016/j.matlet.2006.02.077.
Safavi M.S., Walsh F.C., Surmeneva M.A., Surmenev R.A., Khalil-Allafi J. (2021) Electrodeposited hydroxyapatite-based biocoatings: Recent progress and future challenges. Coatings, 11, 110. DOI:10.3390/coatings11010110.
