Представлено результати синтезу гідроксиапатиту з <$E roman {Ca(NO sub 3) sub 2~cdot~4 H sub 2 О}> і (NH4)2HPO4 у присутності різних концентрацій іонів кобальту та титану. Визначення фазового складу одержаних зразків проведено за допомогою методу рентгенівської дифракції. Виявлено, що іони титану негативно впливають на процес синтезу гідроксиапатиту і, можливо, входять до його кристалічної структури. Даний процес строго залежить від концентрації титану, який був доданий до розчину базової реакції синтезу гідроксиапатиту. Спектри рентгенівської дифракції зразків, одержаних за присутності іонів кобальту, продемонстрували наявність тільки фази гідроксиапатиту незалежно від концентрації кобальту.

Вивчено характеристики покриттів (вироблених на основі гідроксилапатиту, трикальційфосфату та інших мінералів), що наносять на біологічні імплантати, виготовлені з титану та його сплавів. До мінерального складу покриттів належать синтетичні аналоги мінералів біогенного походження, що істотно впливають на ефективність використання імплантатів. Проаналізовано вплив особливостей технологій створення покриттів, зокрема на базі магнетронного розпилення на склад і характеристики одержуваних покриттів. Показано, що поводження біологічних імплантатів у живій кістковій тканині визначається фізичними та хімічними характеристиками покриттів, а також взаємодією цих покриттів із тканиною кістки та матеріалом імплантата. Використання взаємодоповнювальних фізичних методів (рентгенівської дифракції, десорбційної мас-спектрометрії, інфрачервоної спектроскопії, електронного парамагнітного резонансу та інших методів) для вивчення кальційфосфатних покриттів необхідно для побудови фізичних моделей, що описують механізми взаємодії та процеси масопереносу в системі кісткова тканина - покриття - металевий імплантат. Описано можливості наведених вище комплиментарних методів для визначення структури, хімічного складу, домішкових кристалічних фаз і механічних характеристик покриттів. Досліджено властивості гідроксилапатиту, синтезованого за присутності іонів титану. Показано, що в такому гідроксилапатиті має місце ізоморфне заміщення іонів кальцію на іони титану.

Зазначено, що картини рентгенівської й електронної дифракції мінеральної компоненти кісткової тканини дуже розмиті в порівнянні з добре кристалізованими синтетичними біоматеріалами на основі гідроксилапатиту. Це зумовлено малим розміром кристалітів і мікродеформаціями кристалічної гратки мінеральної компоненти кісткової тканини. За допомогою методу рентгеноструктурного аналізу досліджено структурні зміни у мінеральній компоненті кісткової тканини під час демінералізації в 0,1 М HCl та 0,1 М EDTA. Поверхні зразків перпендикулярні проксимальному, тангенціальному та радіальному напрямкам трубчастої кістки, що дозволило порівняти структурні характеристики кристалів різних морфологічних типів. З аналізу фізичного розширення дифракційних ліній (002) та (004) оцінено мікродеформації гратки <$E epsilon> і розмір кристалітів <$E L> різних морфологічних типів для вихідних і демінералізованих зразків. Для вихідних зразків з проксимальною орієнтацією <$E L> і <$E epsilon> знаходяться у межах 30 - 40 нм і 0,1 - 0,2 % відповідно. Виявлено кореляцію між мікродеформацією гратки та розміром кристалітів уздовж напрямку [00.1] незалежно від їх морфології й умов демінералізації. Помітну деструкцію поверхні кристалітів біоапатиту, що супроводжується релаксацією напруженості гратки, спостережено після 6 год обробки в 0,1 М HCl або 48 годин в 0,1 М EDTA.

Досліджено молекулярну масу та структуру рослинних препаратів стероїдних глікозидів (СГ) і генінів за допомогою методу часопролітної плазмово-десорбційної мас-спектрометрії з іонізацією уламками поділу <^>252Cf (ПДМС). ПДМС також застосовано в дослідженнях взаємодії ряду препаратів СГ та генінів з біомолекулами: амінокислотами, нуклеозидами, аденозин-<$E 5 prime>-монофосфатом. Дані мас-спектрів показали, що СГ здатні взаємодіяти з вказаними біомолекулами з утворенням нековалентно зв'язаних асоціатів по типу [СГ + біомолекула + Н]<^>+ [СГ + біомолекула + К]<^>+. Інтенсивність цієї взаємодії залежить від хімічної структури СГ та біомолекули.

Проведено синтез гідроксиапатиту (HA) з CaCl26H2O і (NH4)2HPO4 у присутності титану у різних концентраціях. Характеристика та хімічний аналіз отриманих зразків проводились за допомогою методу часопролітної плазмено-десорбційної мас-спектрометрії (ЧП-ПДМС). У мас-спектрах зразків, синтезованих з додатками титану, були присутні піки комплексних іонов титану з фосфатними групами, що відповідають атомному оточенню у структурі HA: [TiPO3]<^>+, [TiPO4]<^>+ і [TiPO4 + H2O]<^>+. Це дозволило зробити припущення про заміщення іоном Ti<^>4+ іонів <$E roman Ca sub 2 sup 4+ >. У мас-спектрах також були присутні піки іонів [CaH]<^>+, [CaO]<^>+, [CaOH]<^>+ та [CaPO2]<^>+, котрі є типовими для мас-спектрів чистого HA.

Представлено результати синтезу гідроксиапатиту (HA) з <$E roman {Ca(NO sub 3) sub 2~cdot~4H sub 2 O}> і <$E roman {(NH sub 4 ) sub 2 HPO sub 4 > у присутності іонів кобальту та титану різних концентрацій. Характеристику фазового складу отриманих зразків проведено за допомогою методу рентгенівскої дифракції (РСА). Знайдено, що іони титану мають негативний вплив на процес синтезу HA і можливо входять до кристалічної структури HA. Даний процес чітко залежить від концентрації титану, доданого до розчину, де йшла базова реакція синтезу HA. Спектри РСА зразків, отриманих у присутності іонів кобальту, продемонстрували наявність тільки фази НА незалежно від концентрації кобальту.

Кластери кальцій-фосфату та гідроксикальцій-фосфату, які моделюють елементарні одиниці аморфної фази, а також їх вібраційні спектри розраховано за допомогою ab initio квантово-хімічного (КХ) методу з використанням програмного коду GAMESS. Проведено нормально-координатний аналіз для фосфатного аніона, трикальційфосфату та гідроксилапатиту. Розраховані ІЧ-спектри та спектри непружного розсіювання нейтронів зіставлено з експериментальними даними. Показано, що у межах запропонованого підходу вібраційна спектроскопія є надійним методом для верифікації структур, що знайдено за допомогою методу КХ розрахунків.

Описаны синтез и свойства новейших композитных биоматериалов и покрытий третьего поколения, относящихся ко второму структурному уровню организации костной ткани человека (КТЧ). Для получения подобных композитов обычно используется животный коллаген, который является потенциально опасным для медицинского применения, поэтому были начаты исследования с использованием других биополимеров для получения композитов, близких ко второму уровню структурной иерархии КТЧ. Предложенные природные полимеры (альгинат натрия, хитозан) являются наиболее перспективными, поскольку они обладают бактериостатичными свойствами для огромного количества аэробных и анаэробных бактерий, высокой биосовместимостью по отношению к соединительной ткани, низкой токсичностью, возможностью ускорять восстановительные процессы во время лечения ран, свойством деградации с созданием хемотаксисной активности по отношению к фибробластам и остеобластам. Формирование наноразмерных (25 - 75 нм) частичек кальцийдефицитного гидроксиапатита (КДГА) в полимерном скаффолде приближает полученные материалы к КТЧ, что, в свою очередь, способствует их более эффективной имплантации. Изучено влияние статического магнитного поля на кристаллизацию брушита (<$Eroman {CaHPO sub 4 ~cdot~2H sub 2 O}>). Показано, что изменение конфигурации магнитного поля оказывает значительное влияние на кристалличность и текстуру полученных частичек. Для улучшения биосовместимости существующих медицинских имплантатов (Ti-6Al-4V, Ti-Ni, Mg) в лаборатории была усовершенствована предложенная японскими учеными технология получения биоактивных покрытий с соответствующими механическими, структурными и морфологическими характеристиками. Покрытия на основе КДГА в сочетании с биполимерной матрицей (альгинат Na, хитозан) синтезируются с помощью метода термодепозиции в "мягких" условиях.

Гідрогелі на основі гідроксиапатиту (НА) і хітозану (CS) з додаванням альгінату натрію (Alg) було синтезовано за допомогою методу "мокрої хімії". Структура, морфологія, хімічний та фазовий склад гідрогелів НА/CS та HA/CS/Alg охарактеризовано за TEM, FTIR та XRD методами. Гідрогелі мають у своєму складі низькокристалічний HA (JCPDS 9-132) з середнім розміром голчатих кристалітів 25 нм. Після введення порошку альгінату до складу НА/CS гідрогелю спостерігається підвищення в'язкості композиту в результаті поліелектролітної реакції між альгінатом і хітозаном. Два природних полімери та іони Ca²⁺, які частково вивільняються зі складу НА, утворюють полімерну матрицю шляхом зшивання макромолекул полімеру через гідроксильні, карбонільні й аміногрупи. Ці процеси сприяють формуванню більш стабільної структури гідрогелю HA/CS/Alg у порівнянні з HA/CS. Дослідження структурної цілісності та деградації матеріалів показали, що HA/CS/Alg_1,0 зберігає свою початкову форму протягом 7-ми днів коливального навантаження в розчині SBF в шейкері (50 об/хв), в той час як HA/CS/Alg_1,5 розпадається на фрагменти. НА/CS гідрогель повністю втрачає свою форму через 3 дні експозиції. Таким чином, здатність HA/CS гідрогелю підтримувати форму дефекту у разі імплантації в кісткову тканину підсилюється за додавання альгінату, але вміст останнього більший, ніж 1 мас. % зменшує пластичність матеріалу, збільшує набухання і прискорює деградацію.

Мета огляду - розгляд застосування унікального біополімеру хітозану в практичній медицині, особливо для інженерії кісткової тканини. Основне місце в статті відведено синтезу та властивостям інноваційних біоматеріалів на основі хітозану, таким як CaP-хітозан (CS-CP)-композити і хітозан-альгінатні (CS-AG)-скаффолди. Висвітлено фізико-хімічні властивості, спектральні характеристики та хімічні модифікації молекули хітозану. Одержані хітозан-апатитні композитні матеріали було проаналізовано з використанням методу рентгенівської дифракції для аналізу кристалічної природи їх структур. Виявлено, що додавання хітозану до композитного матеріалу призводить до зниження кристалічності вихідного апатиту. Крім того, акцентовано увагу на антибактеріальні властивості хітозану, використанні наночастинок хітозану для одержання нановолокон і створенні системи контрольованої доставки ліків.