Przemiany hydroksyapatytu pochodzenia naturalnego w podwyższonych temperaturach i wybranych atmosferach

• Autorzy: Haberko K. , Bućko M.M. , Mozgawa W. , Haberko M. , Pyda A. , Carpentier J.

Warianty tytułu

EN

Transformations of bone origin hydroxyapatite at elevated temperatures and in selected atmospheres

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Ostatnie nasze badania wskazały na istotne różnice pomiędzy syntetycznym hydroksyapatytem (HAp) a materiałem wyekstrahowanym z kości zwierzęcych. Ten ostatni jest niestechiometryczny: stosunek Ca do P jest większy, od 1,67, co jest wartością charakterystyczną dla stechiometrycznego HAp. Ponadto hydroksyapatyt pochodzenia naturalnego zawiera grupy CO3(-2) oraz niewielki udział Mg. Oba te składniki są wbudowane w strukturę HAp. Są to cechy występujące w materiale z kości świńskich, wołowych a także ludzkich. Opracowano metodę ekstrakcji naturalnego hydroksyapatytu z korowej części zwierzęcych kości długich. Aby uzyskać z tego materiału kształtki użyteczne do badań biologicznych i zastosowań medycznych należy go poddać obróbce cieplnej w toku której zachodzi proces spiekania nadający wyrobom pożądane cechy mechaniczne. Stwierdzono jednakże, iż w podwyższonych temperaturach, począwszy od około 700 stopni Celsjusza podlega rozkładowi. Wydzielanie się z materiału CO2 wskazuje na zmniejszanie się w nim udziału grup CO3(-2). Potwierdzenie tego wniosku uzyskano poprzez pomiary metodą spektroskopii w podczerwieni. Pojawia się również wolny tlenek wapnia (CaO). Jakkolwiek pozostała część układu zachowuje nadal strukturę hydroksyapatytu, to obecność wolnego CaO dyskwalifikuje materiał do zastosowań biologicznych i medycznych. Przedmiotem niniejszej pracy były badania nad zachowaniem się hydroksyapatytu w temperaturach do 1000 stopni Celsjusza w atmosferze tlenu i CO2 (suchego i nasyconego parą wodną). Otrzymane próbki poddano analizie chemicznej, badaniom metodą dyfrakcji rentgenowskiej i metodą spektroskopii w podczerwieni. Stwierdzono, że atmosfera CO2 (zarówno suchego jak i nasyconego parą H2O) hamuje rozkład hydroksyapatytu: w próbkach preparowanych w ten sposób nie pojawia się wolny tlenek wapniowy. Równocześnie w temperaturach >900 stopni Celsjusza udział grup CO3(-2) w strukturze materiału nawet wzrasta. W przeciwieństwie do tego w atmosferze tlenu obserwuje się wydzielanie wolnego tlenku wapnia i ubytek udziału grup CO3(-2), podobnie jak poprzednio w atmosferze powietrza. W wyniku opisanej pracy stało się możliwe przygotowanie próbek użytecznych do badań nad zachowaniem się hydroksyapatytu pochodzenia naturalnego w środowisku biologicznym.

EN

Our previous investigations show essential difference between synthetic hydroxyapatite (HAp) and the material which occurs in animal bones. The latter one is non-stoichiometric; its Ca/P ratio in higher than 1.67, contains carbonate groups (CO3(-2)) and usually some Mg built into the HAp structure. This is a mutual feature of the material extracted from bovine, pig and human bones. A method of extracting HAp from animal cortical bones was elaborated. Application of such material involves subjecting it to the treatment et elevated temperatures in order to prepare useful shapes for biological and medical purposes. However it was found that the material decomposes starting from about 700 degrees of Celsius; emission of CO2 indicates the decrease in the CO3(-2) groups content. It was confirmed by IR measurements. Some free CaO also appears. Although the remaining material retains the HAp structure, the process of its decomposition is detrimental from the point of view of biological applications of the material or at least limits them. In the present work the behavior of HAp extracted from pig bones at elevated temperatures up to 1000 degrees of Celsius in O2 and CO2 (wet and dry) atmospheres was studied. Chemical analysis, X-ray diffraction and IR spectroscopy were useful to study changes in the material structure during processing. It was found that CO2 (dry and wet) atmosphere arrests HAp decomposition. At sufficiently high temperatures (>900 degrees of Celsius) concentration of CO3(-2) groups even increases. No free CaO appears. In contrast to that in oxygen atmosphere decomposition of HAp occurs, as it was previously observed in air atmosphere. Results of this work allow manufacturing samples useful for biological investigations.

Słowa kluczowe

PL

hydroksyapatyt

EN

hydroxyapatite

• Wydawca: Polskie Stowarzyszenie Biomateriałów
• Czasopismo: Inżynieria Biomateriałów
• Rocznik: 2006
• Tom: R. 9, nr 58-60
• Strony: 35--35

Twórcy

autor

Haberko K.

• Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie, Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki

autor

Bućko M.M.

• Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie, Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki

autor

Mozgawa W.

• Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie, Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki

autor

Haberko M.

• Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie, Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki

autor

Pyda A.

• Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie, Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki

autor

Carpentier J.

• Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie, Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki