Синтез нанокомпозитов на основе биосовместимого гидроксиапатита кальция, поливинилового спирта и углеродных нанотрубок

Синтез нанокомпозитов на основе  биосовместимого гидроксиапатита  кальция, поливинилового спирта  и углеродных нанотрубок

 

Руководители:

зав. с. б-с. м., д.ф-м.н., Захаров Н.А

доц., к.х.н., Артемкина И.М.

Цель работы: изучение характера взаимодействия ГА с поливиниловым спиртом и многостенными углеродными нанотрубками (УНТ) в ходе совместного осаждения ГА, ПВС и УНТ из водных растворов и при воздействии кавитации.

Задачи исследования:

• создание методов направленного синтеза ГА и КМ ГА/ПВС,

    ГА/ ПВС/УНТ с регулируемыми в ходе синтеза из водных растворов         свойствами;

 

• оценка влияния состава КМ, условий их синтеза НК ГА в составе КМ на растворимость;

 

• анализ полученных результатов для выявления фундаментальных

взаимосвязей состав – условия синтеза – структура – дисперсность – свойства для широкого класса новых наноразмерных КМ на основе биосовместимого ГА, ПВС и УНТ.

 

Данные рентгенофазового анализа

 

Рисунок 1. Дифрактограммы

КМ ГА+ поливиниловый спирт (0,1/ 1/ 10 вес. %) соответственно SNS-3, SNS-7, SNS-5 под воздействием УЗ 10 мин и 100% мощности

 

Рисунок 2. Дифрактограммы

КМ ГА+ поливиниловый спирт (0,1/ 1/ 5 вес. %) + УНТ (вес.1%) соответственно SNS-9, SNS-6, SNS-8 под воздействием УЗ 10 мин и 100% мощности

 

Рисунок 3. Дифрактограммы КМ ГА + УНТ (0,1/ 1/ 5/ 10/ 20 вес.%) + поливиниловый спирт (5 вес.%) соответственно SNS-16, SNS-8, SNS-13,  SNS-14,

SNS-15 под воздействием УЗ 10 мин и 100% мощности

Данные колебательной спектроскопии

 

Рисунок 4. Ик-спектры

КМ ГА+ поливиниловый спирт (0,1/ 1/ 10 вес. %) соответственно SNS-3, SNS-7, SNS-5 под воздействием УЗ 10 мин и 100% мощности

 

Рисунок 5. Ик-спектры 

КМ ГА+ поливиниловый спирт (0,1/ 1/ 5 вес. %) + УНТ (вес.1%) соответственно SNS-9, SNS-6, SNS-8 под воздействием УЗ 10 мин и 100% мощности

 

Рисунок 6. Ик-спектры  КМ ГА + УНТ (0,1/ 1/ 5/ 10/ 20 вес.%) + поливиниловый спирт (5 вес.%) соответственно SNS-16, SNS-8, SNS-13,  SNS-14,

SNS-15 под воздействием УЗ 10 мин и 100% мощности

Данные химического анализа

 

Рисунок 7. Зависимость концентрации С(Сa ²⁺)

КМ ГА+ поливиниловый спирт (0,1/ 1/ 10 вес. %) соответственно SNS-3, SNS-7, SNS-5 под воздействием УЗ 10 мин и 100% мощности

 

Рисунок 8. Зависимость концентрации С(Сa ²⁺)

КМ ГА+ поливиниловый спирт (0,1/ 1/ 5 вес. %) + УНТ (вес.1%) соответственно SNS-9, SNS-6, SNS-8 под воздействием УЗ 10 мин и 100% мощности

 

Рисунок 9. Зависимость концентрации С(Сa ²⁺) КМ ГА + УНТ (0,1/ 1/ 5/ 10/ 20 вес.%) + поливиниловый спирт (5 вес.%) соответственно SNS-16, SNS-8, SNS-13, SNS-14,

SNS-15 под воздействием УЗ 10 мин и 100% мощности

Выводы

 

• Разработаны методы направленного синтеза нанокристаллического гидроксиапатита кальция (ГА) и нанокомпозитов на его основе: ГА/ УНТ/ ПВС, ГА/ПВС, с использованием метода осаждения из раствора.

 

• Полученные материалы идентифицированы методами физико-химического анализа (химического, РФА, ИК–спектроскопии) и установлены  взаимосвязи состав – условия синтеза – структура – дисперсность – свойства, включая свойство биосовместимости in-vitro (растворимость нанокристаллического ГА в составе КМ).

 

• Определено влияние состава и условий синтеза на характеристики биосовместимости синтезированных КМ in-vitro – их растворимости:
• показано, что увеличение содержания поливинилового спирта в составе КМ ГА/ПВС (0,1, 1, 10 вес.%) приводит к росту растворимости;
• увеличение в КМ ГА+ поливиниловый спирт (0,1/ 1/ 5 вес. %) + УНТ (вес.1%)  содержания ПВС приводит к увеличению растворимости;
• для КМ ГА/ 5%ПВС/УНТ (0,1/ 1/ 5/ 10/ 20 вес.%) наблюдается рост растворимости ГА с увеличением содержания УНТ, исключением является КМ с 5вес.% УНТ.

• Дальнейшее изучение полученных композиционных материалов методами термогравиметрического анализа, сканирующей и просвечивающей электронной микроскопии.

 

• Изучение взаимодействия гидроксиапатита с микроразмерными углеродными волокнами.

 

План дальнейшей работы