Экспериментальные исследования гидроксиапатита методом спектроскопии комбинационного рассеяния

Тимченко П.Е., Тимченко Е.В., Писарева Е.В., Власов М.Ю., Волова Л.Т., Фролов О.О., Калимуллина А.Р.

Полный текст на elibrary.ru

Публикация в Journal of Optical Technology

Ссылка для цитирования:

Тимченко П.Е., Тимченко Е.В., Писарева Е.В., Власов М.Ю., Волова Л.Т., Фролов О.О., Калимуллина А.Р. Экспериментальные исследования гидроксиапатита методом спектроскопии комбинационного рассеяния // Оптический журнал. 2018. Т. 85. № 3. С. 12–18. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2018-85-03-12-18

Timchenko P.E., Timchenko E.V., Pisareva E.V., Vlasov M.Yu., Volova L.T., Frolov O.O., Kalimullina A.R. Experimental studies of hydroxyapatite by Raman spectroscopy [in Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2018. V. 85. № 3. P. 12–18. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2018-85-03-12-18

Ссылка на англоязычную версию:

P. E. Timchenko, E. V. Timchenko, E. V. Pisareva, M. Yu. Vlasov, L. T. Volova, O. O. Frolov, and A. R. Kalimullina, "Experimental studies of hydroxyapatite by Raman spectroscopy," Journal of Optical Technology. 85(3), 130-135 (2018). https://doi.org/10.1364/JOT.85.000130

Аннотация:

Представлены результаты исследований 59 образцов гидроксиапатита, полученных из разных типов костной ткани барана, коровы, индейки, утки и гуся восстановлением из раствора при деминерализации, методом спектроскопии комбинационного рассеяния. Выявлены особенности спектров комбинационного рассеяния порошков гидроксиапатита, полученных из губчатой костной ткани с разной степенью деминерализации и термической обработки. Предложены коэффициенты, позволяющие оценить снижение содержания минеральных компонентов в процессе деминерализации и распад органических веществ при термическом воздействии.

Ключевые слова:

спектроскопия комбинационного рассеяния, оптические коэффициенты, гидроксиапатит, деминерализация

Благодарность:

Работа выполнена при поддержке Министерства образования и науки РФ.

Коды OCIS: 300.6450, 160.1435, 170.6510

Список источников:

1. Carlos L., Carneiro J., Peter J. Basic histology, 10th ed. Text & Atlas McGraw-Hill Companies, 2003. 144 p.
2. Буланов Е.Н. Получение и исследование наноструктурированных биосовместимых материалов на основе гидроксиапатита. Электронное учебно-методическое пособие. Нижний Новгород: Нижегородский госуниверситет, 2012. 103 с.
3. Воложин А.И. Некоторые достижения в создании синтетических заменителей костной ткани // Тез. докл. Международн. научно-практ. конф. «Достижения и перспективы стоматологии». Т. 12. М., 1999. C. 7–10.
4. Воложин А.И., Агапов B.C. Остеопластическая эффективность различных форм гидроксиапатита по данным экспериментально-морфологического исследования // Стоматология. 2000. T. 79. № 3. С. 4–15.
5. Jeong K.I. Experimental study of osseointegration and stability of intentionally exposed hydroxyapatite coating implants // J. Korean Maxillofacial Reconstructive Surgery. 2012. V. 34. № 1. P. 12–16.
6. Jarcho M. Calcium phosphate ceramics as hard tissue prosthetic // Clin. Orthop. 1981. V. 157. P. 259–278.
7. Klein A.A. Biodegradation behavior of various calcium phosphates // J. Biomaterials. 1983. V. 17. № 5. P. 769–784.
8. Ripamonti U., Reddi A.H. Tissue engineering, morphogenesis, and regeneration of the periodontal tissues by bone morphogenetic proteins // Crit. Rev. Oral Biol. Med. 1997. V. 8. P. 154–163.
9. Аль-Зубайди А.А. Исследование физико-химических свойств металл-замещенного нанокристаллического кальций-дефицитного гидроксиапатита // Автореф. канд. дис. Воронеж: 2014. 110 c.
10. Берченко Г.Н. Костные трансплантаты в травматологии и ортопедии // Биоматериалы. 2008. Т. 9. № 4. С. 3–8.
11. Timchenko P.E., Zakharov V.P., Volova L.T., Boltovskay V.V., Timchenko E.V. Diagnostics of bone implantat and control of their process osteointegration with of a method confocal microscopy // Computer Optics. 2011. V. 35. № 2. P. 183–187.
12. Киселева Д.В. Применение рамановской микроспектроскопии для исследования структурных особенностей биогенного апатита // Ежегодник-2009. Тр. ИГГ УрО РАН. 2010. № 157. C. 332–335.
13. Timchenko E.V., Timchenko P.E., Taskina L.A., Volova L.T., Miljakova M.N., Maksimenko N.A. Using Raman spectroscopy to estimate the demineralization of bone transplants during preparation // J. Opt. Technol. 2015. V. 82. № 3. P. 153–157.
14. Ager III J.W., Nalla R.K., Balooch G., Kim G., Pugach M., Habelitz S., Marshall G.W., Kinney J.H., O’Ritchie R. On the increasing fragility of human teeth with age: A deep-UV resonance Raman study // J. Bone and Mineral Research. 2006. V. 21. № 12. P. 1879–1887.
15. Ionita I. Diagnosis of tooth decay using polarized micro-Raman confocal spectroscopy // Rep. Phys. 2009. V. 61. P. 567–574.

16. Pezzotti G. Raman piezo-spectroscopic analysis of natural and synthetic biomaterials // Anal. Bioanal. Chem. 2005. V. 381. P. 577–590.
17. Kirchner M.T., Edwards H.G.M., Lucy D., and Pollard A.M. Ancient and modern specimens of human teeth: A fourier transform Raman spectroscopic study // J. Raman Spectr. 1997. V. 28. P. 171–178.
18. Boskey A.L., Mendelsohn R. Infrared spectroscopic characterization of mineralized tissues // Vib. Spect. 2005. V. 38. P. 107–114.
19. Landi E., Tampieri A., Celotti G., Langenati R., Sandri M., Sprio S. Nucleation of biomimetic apatite in synthetic body fluids: Dense and porous scaffold development // Biomaterials. 2005. V. 26. P. 2835–2845.
20. Wehrmeister U., Jacob D.E., Soldati A.L., Loges N., Hager T., and Hofmeister W. Amorphous, nano-crystalline and crystalline calcium carbonates in biological materials // J. Raman Spectr. 2011. V. 42. P. 926–935.
21. Timchenko P.E., Timchenko E.V., Pisareva E.V., Vlasov M.Yu., Red’kin N.A., and Frolov O.O. Spectral analysis of allogeneic hydroxyapatite powders // J. Phys.: IOP Conf. Series. 2017. V. 784 012060. 9 p.
22. Стариков В.В. Оптимизация свойств композита на основе гидроксиапатита и хитозана путем вариации его состава и режимов термообработки // Вестник ХНУ. Серия «Физика». 2010. № 14. С. 35–39.
23. Timchenko E.V., Timchenko P.E., Volova L.T., Pershutkina S.V., Shalkovsky P.Y. Optical analysis of aortic implants // Optical Memory and Neural Networks. 2016. V. 25. № 3. P. 192–197.
24. Ramakrishnaiah R., Rehman G., Basavarajappa S., Al Khuraif A.A., Durgesh B.H., Khan A.S., ur Rehman I. Applications of Raman spectroscopy in dentistry: Analysis of tooth structure // Appl. Spectr. Rev. 2015. V. 50. № 4. P. 332–350.
25. Павлова Т.В., Бавыкина Т.Ю. Современное представление об остеоиндуктивных механизмах регенерации костной ткани // Современные наукоемкие технологии. 2009. Т. 12. С. 15–18.
26. Вавилова Т.П. Биохимия тканей и жидкостей полостей рта. Учебное пособие. 2-е изд., испр. и доп. М.: ГЭОТАР-Медиа, 2008. 208 с.
27. Timchenko E.V., Timchenko P.E., Volova L.T., Ponomareva Yu.V., Taskina L.A. Raman spectroscopy of the organic and mineral structure of bone grafts // Quantum Electronics. 2014. V. 44. № 7. P. 696–699.
28. Draper E.R.C., Morris M.D., Camacho N.P., Matousek P., Towrie M., Parker A.W., Goodship A.E. Novel assessment of bone using time-resolved transcutaneous Raman spectroscopy // J. Bone and Mineral Research. 2005. V. 20 № 11. P. 1968–1972.
29. Ипполитов Ю.А., Лукин А.Н., Середин П.В. Исследования методом ИК-спектромикроскопии с использованием синхротронного излучения интактных и пораженных кариозным процессом эмали и дентина человеческого зуба // Вестник новых медицинских технологий. 2012. Т. 19. № 2. С. 343.
30. Danilchenko S.N., Koropov A.V. Thermal behavior of biogenic apatite crystals in bone: An X-ray diffraction study // Institute of Applied Physics, National Academy of the Ukraine. 2006. V. 41. № 3. P. 268–275.