Направленный синтез высокодисперсных материалов на основе гидроксилапатита

Три винтовые оси из образуют треугольники на зеркальной плоскости, формируя каналы вдоль оси с. Ионы ОН гидроксилапатита находятся в каналах на расстоянии 0. А вне плоскости Са2 треугольника, менее крупные ионы лежат в плоскости рис. I I 1
а
Рис. Важной характеристикой ГАП является стехиометрия его состава, которую принято выражать отношением СаР. Для объяснения нестехиометричности используют формулу Са,о. НРхРбхОН2. Н 1. СаР 1. О х 1, п . Нужно учитывать, что при растворном синтезе ГАП участвуют ионы НзО и НРО, которые могут замещать соответственно Са2 и РО в кристаллической структуре гидроксилапатита . Наличие молекул Н на месте гидроксильных групп в нестехиометричном Г АП, так же, как и замещение гидрофосфат ионами фосфатных РО4 групп, можно объяснять присутствием протона в положении рис. Позиция существенно крупнее оп размерам, чем на по объему. Поэтому следовало бы ожидать, что катионы более крупные, чем Са2, будут преимущественно заселять позиции при образовании соответствующих твердых растворов. Полученные экспериментальные данные часто противоречат этому предположению табл. Таблица 2. Распределение двухвалентных ионов по позициям кальция при образовании изоморфных твердых растворов СаюМРОдЭЛ . Ве2 0. ОН 0. Ва2 0. Доминирующим фактором, определяющим заполнение катионных позиций, является характер химической связи, образуемой двухвалентным катионом в определенном положении кристаллической структуры, фактор размерного подобия ионов заместителя с ионами кальция менее значим. М2 Са2 2. Са2 2 2. Са2 2Р3 2. М Са2 2. М Са2 2. М М3 2Са2 2. М 2 Са2 Р3 2. М3 X2 Са2 2. Са2 Р3 2. М3 ЗСа2 2. М3 5 2Са2 Р3 2. М4 2Са2 2. Для одно и трехзарядных катионов более характерно заполнение позиций , поскольку в этом случае больше возможностей для зарядовой компенсации при соответствующем гетеровалентном замещении в анионных подрешетках. Предложенные механизмы замещения фосфатных РО групп помимо 2. Известно, что костный минерал содержит в заметном количестве 8 вес. Поэтому, обсуждая возможные варианты замещений в анионной подрешетке гидроксилапатита, следует особо рассмотреть образование карбонатгидроксилапатита КГАП. Считается, что карбонат ионы могут занимать две разные позиции в структуре ГАП, замещая гидроксил иили фосфатионы с образованием КГАП А и Б типа, соответственно 6,. Апатит биологического происхождения относится к Бтипу. Замещение фосфатионов карбонатионами приводит к уменьшению размеров кристаллов и степени кристалличности ГАП, что сильно затрудняет исследование природных биоминералов . Модели образования карбонат замещенного ГАП строятся на результатах ИК спектроскопии табл. Са. РО4буСОзуОН2. Таблица 2. Полосы поглощения карбонатного иона в ИК спектрах КГАП . Са 1 оуи уи Р Оу СОз у. СОзОНиОН2. Р6зт на РЬ. В случае КГАП Бтипа наоборот наблюдается уменьшение параметра а и увеличение с , . Известно большое число ортофосфатов кальция ФК, отличающихся от гидроксилапатита, которые находят применение в медицинской практике 1,8,. Важными параметрами, характеризующими фосфаты кальция, являются отношение СаР и растворимость. В общем случае, чем ниже отношение СаР, тем более кислым и более растворимым является ФК табл. При температуре человеческого тела в контакте с водной средой устойчивы только четыре фосфата кальция нерастворимые СаНРС4 дикальциевый фосфат моиетит, СаюРб0Н2 гидроксилапатит, ГАП растворимые СаНгР2 монокальциевый фосфат и СаСНгРСНгО монокальциевый фосфат моногидрат рис. Возможность образования фосфатов кальция при осаждении или гидролизе в водном растворе можно оценить с использованием диаграмм изотерм растворимости ФК , . Линии на изотермах растворимости отражают изменение состава раствора, находящегося в равновесии с различными фазами в зависимости от при определенной температуре рис. Любая точка выше соответствующей изотермы растворимости отражает состав раствора, пересыщенного относительно данного фосфата кальция по определенному иону. Чем ниже расположена изотерма фосфата кальция на диаграмме, тем более термодинамически устойчива фаза по отношению к другим ФК изотермы которых лежат выше. Т.е.