Моделювання кісткової тканини нанокомпозитними системами на основі гідроксиапатиту − альбуміну − желатини та їхні властивості
Анотація
На основі нанорозмірного гідроксиапатиту (ГАП) та білків, желатину та сироваткового альбуміну, синтезовано нанокомпозитний матеріал (ГЖА), гідратаційні властивості якого близькі до властивостей натуральної кісткової тканини. Методами ІЧ-спектроскопії підтверджена наявність адсорбційної взаємодії між макромолекулами білків та частинками гідроксиапатиту, а також виявлено, що в мінеральній складовій композиту ГЖА, подібно до ГАП, міститься значна кількість карбонатних груп. Згідно даних ДСК, радіус водних агрегатів слабозв'язанної води в гідратованому зразку ГЖА знаходиться в інтервалі 1,5 - 80 нм. За даними фотон-корреляційної спектроскопії, розмір частинок синтезованих матеріалів, після їхньої ультразвукової обробки, знаходиться в діапазоні 80-100 нм. Показано, що вода, адсорбована частинками нанокомпозиту ГЖА, при контакті з органічними речовинами проявляє гетерогенну, кластерну структуру та залежно від органічного середовища може перебувати в сильноасоційованому або слабоасоційованому станах, а також частково переходити в рідку фазу, якщо та містить електронодонорні розчинники ацетонітрил або ДМСО. Властивості синтезованого нанокомпозиту у водно-органічних розчинах близькі до аналогічних характеристик природного кісткового матеріалу. ГЖА проявив високу біосумісність з клітинними об'єктами (дріжджові клітини). У його присутності відбувається істотне прискорення процесів життєдіяльності клітин, що робить синтезований матеріал перспектив-ним для тестування як синтетичний замінник кісткової тканини.
Посилання
Тертых В.А., Павлов В.В, Мащенко В.М., Чуйко А.А. Формы адсорбированной и структурной воды на поверхности дисперсного кремнезема // Докл. АН СССР. – 1971. – Т.201. – С. 913–916.
Кремнеземы в медицине и биологии / Под ред. А.А. Чуйко. – Киев: УКРИНТЭИ Ставрополь. – 1993. – 259 с.
Чуйко О.О., Пентюк О.О. Наукові принципи розробки лікарських препаратів на основі високодисперсного кремнезему // Наук. основи розробки лікар. препаратів.–Харків: Основа. – 1998. – С. 35–51.
Медицинская химия и клиническое применение диоксида кремния // Под ред. А.А. Чуйко. – Киев: Наук. думка. – 2003. – 415 с.
Turov V.V., Mironyuk I.F. Adsorption layers of water on the surface of hydrophilic, hydrophobic and mixed silicas // Coll. and Surf. A: – 1998. – V. 134. – P. 257–263.
Туров В.В. Слои связанной воды и поверхностные силы в водных суспензиях высокодисперсных оксидов // В кн. Химия поверхности кремнезема / Под ред. А.А. Чуйко. − Киев:УКРИНТЭИ – 2001.– С. 510–607.
Turov V.V., Gun`ko V.M., Bogatyrev V.M., Zarko V.I., Gorbik S.P., Pakhlov E.M., Leboda R., Shulga O.V., Chuiko A.A. Structured water in partially dehydrated yeast cells and at partially hydrophobized fumed silica surface // J. Coll. Interf. Sci. – 2005. – V.283, N 2. –P. 329–343.
V.V. Turov, V.M. Gun’ko, A.P. Shpilko, R.Leboda, M.Jablonski, M.Gorzelak, E. Jagiello–Wojtowicz. Bounded water in human bone tissues healthy and affected by osteoporosis // Theor. and experim. studies of interfacial phenomena and their technological applications. P. 2. – 2006. – P. 189–191.
Бакунова Н.В., Баринов С.М., Шворнева Л.И. Влияние температуры синтеза на размер наночастиц гидроксиапатита // Рос. технологии. – 2006 – Т.2, №9−10. – С. 102–105.
Elliot J.C. Sructure and сhemistry of the apatites and other calcium ortophosphates // Amsterdam: Elsevier. – 1994. –150р.
Murugan R., Ramakrishna S. Crystallografic study of hydroxyapatite bioceramics derived from varios sources // Cryst Growth Des. – 2005. – V.5. – P. 111–112.
Ковешников В.Г., Абакаров М.Х., Лузин В.И. Скелетные ткани: хрящевая ткань, костная ткань. − Луганск: Изд.–во Луган. госмедун–та – 2000. – с.50.
Chang M.C., Ko C.C., Douglas W.H. Preparation of hydroxyapatite–gelatin nanocomposite // Biomaterials. – 2003. – V.24. – P. 2853–2862.
Zhao F., Yin Y., Lu W.W. Preparation and histological evalutionof biomimetic tree–dementional hydroxyapatite/chitozan–gelatin network composite scaffolds // Biomaterials. – 2002. – V.23. – P. 3227–3234.
Sundaram J., Durance T. D., Wang R. Porous scaffold of gelatine – starch with nanohydroxyapatite composite processed via novel microwave vacuum drying // Acta Biomater. – 2008.– V.4. – P. 932–942.
Li J., Chen Y., Yin Y., Yao F.,Yao K. Modulation of nano–hydroxyapatite size via formation on chitozan– gelatin network film in situ // Biomaterials. – 2007. – V.28. – P. 781–790.
Chen M., Tan J., Lian Y., Liu D. Preparation of Gelatin coated hydroxyapatite nanorods and the stability of its aqueous colloidal //Appl. Surf. Sci.– 2008. – V.254. – P. 2730–2735.
Shu C., Xianzhu Y., Zhangyin X., Guohua X., Hong Lv., Kangde Yao. Synthesis and sintering of nanocrystalline hydroxyapatite powders by gelatin – based precipitation method // Ceram. international. – 2007. – V.33. – P. 193–196.
Turov V.V., Gun`ko V.M., Zarko V.I., Leboda R., Jablonski M., Gorzelak M., Jagiello–Wojtowicz E. Weakly and strongly associated nonfreezable water bound in bones // Coll. and Surf. – 2006. – V. 48. – P. 167–175.
Gun`ko V.M., Turov V.V., Shpilko (Golovan) A.P., Leboda R., Jablonski M., Gorzelak M., Jagiello–Wojtowicz E. Relationships between characteristics of interfacial water and human bone tissues // Coll. and Surf. – 2006. – V. 53. – P. 29–36.
Гунько В.М.,Туров В.В., Горбик П.П. Вода на межфазной границе /В кн.под. ред. В.В. Гончарука. – Київ: Наук. думка – 2009. – С.257–265, 372.
Туров В.В., Гунько В.М., Горбик П.П., Цапко М.Д., Головань А.П. Процессы самоорганизации водно–органических систем в наноразмерном пространстве твердых тел и биологических объектов // В кн. Физико–химия наноматериалов и супрамолекулярных структур / Ред. Шпак А.П., Горбик П.П. – Київ: Наук. думка. – 2007. – С. 91–157.
Turov V.V., Gun’ko V.M., Nechypor O.V., Golovan A.P., Kaspersky V.A., Turov A.V., Leboda R., Jablonski M., Gorbik P.P. Self–organization of water–organic systems in bone tissue and products of their chemical degradation // Nanomaterials and Supramolecular Structures: Physics, Chemistry, and Applications. – London Springer. – 2009. P. 26 – 32.
Головань А.П., Туров В.В., Барвинченко В.М., Мищенко В.М., Горбик П.П., Шевченко Ю.Б. Нанострукурированные композиты на основе белков костной ткани, высокодисперсного кремнезема и гидроксиапатита // Хімія, фізика та технологія поверхні. – 2007. – Вип. 13. – С. 309–316.
Касавина Б.С, Торбенко В.П. Жизнь костной ткани – Москва: Наука, 1979. –27 с.
Высоцкая Е.В., Тарасевич Ю.И., Климова Г.М., Кузьменко Л.Н. Синтез гидроксиапатитов и применение получаемых материалов для извлечения ионов тяжелых металлов из водных растворов // Химия и технология воды – 2002. – Т.24., №6.– С.535–546.
Brunauer J.S., Emmet P.H., Teller E. Adsorption of gases in multimolecular layers //J. Amer. Chem. Soc. – 1938. – V.60 – P. 309–319.
Gun’ko V.M. , Turov V.V. , Bogatyrev V.M. , Zarko V.I. , Leboda R. , Goncharuk E.V. , Novza A.A. , Turov A.V. , Chuiko A.A. Unusual properties of water at hydrophilic/hydrophobic Interfaces // Adv. Coll. Interf. Sci. − 2005 − V. 118. − P. 125 – 172.
Turov V.V., Leboda R. Application of 1H NMR spectroscopy method for determination of characteristics of thin layers of water adsorbed on the surface of dispersed and porous adsorbents // Adv. Coll. Interf. Sci. .– 1999. – V. 79. – P. 173−211.
Термодинамические свойства индивидуальных веществ / Под ред. В.П. Глушкова.– Москва: Наука, – 1978. – 495c.
Strange J.H., Rahman M., Smith E.G. Characterisation of porous solids by NMR // Phys. Rev. Lett. – 1993. – V.71.– Р. 3589–3591.
Petrov O.V., Furo I. NMR cryoporometry: principles, application and potential // Progr. in NMR spectroccopy . – 2009. – V. 54. – P. 97–122.
Большой практикум по микробиологии / Под ред. Г.Л. Силибер. − Москва: Высш. шк., – 1962. – 503 с.
Danilchenko S.N., Pokrovskiy V.A., Bogatyrov V.M., Sukhodub L.F., Sulkio–Cleff B. Carbonate location in bone tissue mineral by X–ray diffraction and temperature–programmed desorption mass spectrometry // Cryst. Res.Technol. – 2005. – V.40, №7.– P. 692–697.
Kikuchi M., Ikoma T., Itoh S., Matsumato H.N., Koyata Y. et. al. Biomimetic synthesis of bone like nanocomposites using the self organization mechanism of hydroxyapatite and collagen // Composite Sci. and Technology . – 2004.– V.64. – P. 819–825.
Тарасевич Ю.И. Монахова Л.И. Взаимодействие глобулярных белков с поверхностью кремнеземов // Коллоид. журн. − 2002. − Т.64., №4. − С. 535−40.
Чргадзе Ю.Н. Инфракрасные спектры и структура полипептидов и белков. – Москва: Наука. −1965. − 380 с.
Abragam A. The principles of nuclear magnetism. – Oxford: Oxford University. – 1961. −279 p.
