Труды КНЦ (Технические науки вып. 1/2024(15))

биоматериаловедения последнее время ведётся активная разработка синтетических остеопластических материалов с функциональной активностью, направленной на усиление процессов регенерации костной ткани, возможностью адресной доставки лекарственных препаратов в поражённую зону, а также на обеспечение других функций, таких как оптические свойства. Материалы на основе фосфатов кальция являются наиболее перспективными для использования в реконструктивной хирургии и инженерии костной ткани. Фосфаты кальция (ФК), в частности гидроксиапатит (ГА), по фазовому и химическому составу являются аналогами минерального компонента костной ткани человека, обладают превосходной биосовместимостью и биологической активностью. Химическое допирование кристаллической структуры ФК ионами, несущими разнонаправленные свойства, — один из способов функционализации предназначенных для регенерации костной ткани материалов [1-4]. Активно развивающимся направлением в изучении изоморфного замещения ФК является использование редкоземельных элементов (РЗЭ), обладающих высоким химическим сродством к кальцию в биомолекулах и тканях и уникальными оптическими, магнитными и каталитическими свойствами. В настоящее время РЗЭ являются перспективными визуализирующими агентами в области биоимиджинга для диагностики и лечения повреждённых органов и тканей благодаря их способности к люминесценции в широком диапазоне электромагнитного излучения, узкой ширине полосы излучения, фотохимической стабильности и длительному времени жизни излучения. Эта особенность в сочетании с присущими им биологическими свойствами делает их перспективными для применения в медицине, в том числе в терапии, визуализации и диагностике [5, 6 ]. Ионы редкоземельного церия обладают рядом уникальных для медицины свойств: антибактериальным, антиоксидантным и противоопухолевым действием. Отличительной особенностью этого элемента является его переходная валентность: (III), (IV), которая влияет на свойства его соединений, в том числе каталитические и оптические. Экранированный ион Се (III) способен к фотолюминесценции при УФ-облучении, тогда как Ce (IV) способен только к активному поглощению. Включение ионов церия (III) в структуру биосовместимого материала позволит наделить его характерными для элемента свойствами. Ионы церия и кальция имеют близкие размеры ионных радиусов и значения координационных чисел, что является основным условием для изоморфного замещения, однако для успешного включения допанта в структуру ФК требуется учитывать не только значения ионных радиусов и координационного окружения допанта и матрицы, но и валентность, схему зарядовой компенсации, пространственное размещение, механизм изоморфизма. В связи с этим настоящая работа посвящена изучению процессов частичного замещения ионов кальция на ионы церия в ГА и установлению влияния содержания церия на свойства полученных материалов [7-10]. М атериалы и методы Синтез порошков проводили химическим осаждением, используя растворы нитрата кальция, нитрата церия и гидрофосфата аммония. Церий вводили в количестве 0,1, 0,25 и 0,5 мол. % от количества кальция, соблюдая атомное соотношение (Са + Се)/Р = 1,67. Синтез проводили при постоянном перемешивании, при комнатной температуре и рН среды 11 ± 0,5. Полученный осадок подвергали старению в течении 7 сут, затем фильтровали, промывали дистиллированной водой, сушили на воздухе при температуре 70 °С и просеивали через капроновое сито с размером ячейки 1 0 0 мкм. Термическую обработку порошков проводили при различных условиях: окислительную среду достигали при помощи обжига в печах с SiC-нагревателями в воздушной среде при температуре 1300 °С; мягкую восстановительную среду — посредством горячего прессования (ГП) порошков в печи горячего прессования Thermal technology Inc HP 250-3560-20 в углеродной пресс-форме в атмосфере аргона при давлении 30 МПа и температуре до 1200 °С. Полученные материалы аттестовывали комплексом методов: с помощью аналитического метода атомно-эмиссионной спектрометрией с индуктивно связанной плазмой (ICP) на атомно-эмиссионном спектрометре Optima 5300DV (PerkinElmer Inc, США) определяли количественное содержание Са, Р Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Технические науки. 2024. Т. 15, № 1. С. 182-188. Transactions of the Kola Science Centre of RAS. Series: Engineering Sciences. 2024. Vol. 15, No. 1. P. 182-188. © Зобкова Ю. О., Петракова Н. В., Баранов О. В., Егоров А. А., Комлев В. С., 2024 183