Фундаментальное материаловедение

Синтез сахаратов кальция из оксида кальция и сахарозы
Сергеева А.И., Куненков Э.В.,Сафронова Т. В.
студентка
Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова, Москва, Россия
E-mail: blackstork2006@narod.ru
Гидроксиапатит Ca10(PO4)6(OH)2 (ГАП) является аналогом минеральной
составляющей костной и зубной ткани и обладает такими свойствами как биоактивность
и биосовместимость, по этой причине материалы на основе ГАП используются для
создания костных и зубных имплантатов. Синтез нанокристаллического ГАП, не
содержащего агрессивных сопутствующих продуктов и пригодного для применения в
медицинских целях, может быть проведен жидкофазным способом из оксида или
гидроксида кальция и фосфорной кислоты. Однако данный метод неудобен на практике
ввиду плохой растворимости гидроксида кальция. Предложен альтернативный подход к
синтезу ГАП с использованием растворимых сахаратов кальция в качестве исходных
веществ.
Целью данной работы являлся синтез сахаратов кальция с отношением Ca/сахароза
0.5, 1 и 2 с условной формулой C12H22-2nO11Can (при n=0.5, 1, 2 соответственно).
Для приготовления раствора сахарата кальция использовали предварительно
прокаленный СаО, воду и сахарозу. Синтез проводили в соответствии с реакцией:
nCaO + C12H22O11 = C12H22-2nO11Can + nH2O (1)
Анализ полученных сахаратов кальция проводился на масс-спектрометре Esquire
4000 (Bruker Daltonics) с источником ионизации электрораспылением и массанализатором
– ионной ловушкой. Было установлено, что большинство интенсивных
пиков в масс-спектрах сахаратов кальция соответствуют общим формулам [CaxC12yH22y-
2x-zO11y] z– (x≥0, y≥1, z=1 или 2) в режиме отрицательной ионизации и [CaxC12yH22y-
2x+zO11y] z+ (x≥1, y≥1, z=1 или 2) в режиме положительной ионизации, что подтверждает
гипотезу об образовании сахарата кальция путем отщепления протонов от молекул
сахарозы. Оказалось, что в растворе практически отсутствует распад сахарозы на
глюкозу и фруктозу. Обнаружены продукты диссоциации сахарозы по третьей ступени и
выше. Качественный состав раствора остается практически постоянным для исходных
соотношений Ca/сахароза 0.5:1 и 1:1, и резко меняется при соотношении 2:1. При этом в
растворе появляются ионные ассоциаты, свидетельствующие о наличии избытка
гидроксида кальция, очень вероятно образование нерастворимого или малорастворимого
соединения.
Результаты анализа позволили сделать вывод о пригодности сахаратов кальция с
соотношением Ca/сахароза 0.5 и 1 для последующего синтеза ГАП. Высокая вязкость
растворов сахаратов способствует снижению агрегации образующихся частиц ГАП.
Работа была выполнена в рамках ФЦП «Исследования и разработки по
приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на
2007-2012 годы», Госконтракты № 02.513.11.3159 и № 02.513.11.3160, а также при
финансовой поддержке грантов РФФИ 07-08-00576, 08-03-00836.