Persiapan Hydroxyapatite Needle seperti oleh

Persiapan Hydroxyapatite Seperti Jarum oleh Pengendapan Homogen di bawah Kondisi Hidrotermal

Yoshinobu Fujishiro, Hiroshi Yabuki, Kunio Kawamura, Tsugio Sato *& Akitsugu OkuwakiDepartemen Kimia Molekuler dan Teknik, Fakultas Teknik, Universitas Tohoku,Aoba, Aramaki, Aoba-ku, Sendai 980, Jepang(Diterima 22 Januari 1993; diterima 24 Februari 1993)Abstrak:Persiapan hidroksiapatit dilakukan oleh pengendapan homogen teknik menggunakan reaksi hidrotermal Ca (EDTA)2- dan PO43-pada 130-250 C dan pH 4-10. Hydroxyapatite dan monetite terbentuk di ataspH 6 dan pH di bawah 4, masing-masing. Hidroksiapatit seperti jarum dibentuk pada suhu tinggidi atas 130 C. Panjang kristal hidroksiapatit seperti jarum meningkat dengan meningkatnya pH larutan kerja dan suhu.

Kata kunci:kristal hidroksiapatit seperti jarum, pengendapan homogen,reaksi hidrotermal, kalsium-EDTA chelate.1 PENDAHULUANDisebabkan sangat baiknya biokompabilitas dan non-toksisitas, hidroksiapatit telah mendapat perhatian sebagai Bioceramic, dan penggunaan yang terkait dengan perangkat palsu dan bahan-bahan penanaman telah dikembangkan. Keterbatasan utama dalam penggunaan klinis hidroksiapatit sebagai penananaman adalah kerapuhan beban mekanis. Secara umum, ketangguhan patah dan kekuatan rekahan bahan keramik secara efektif ditingkatkan dengan penyebaran beberapa kristal seperti jarum dan serat ke dalam bahan besar atau massal. Oleh karena itu, pembentukan bentuk kristal hidroksiapatit seperti jarum sesuai dengan yang diinginkan. Telah dilaporkan bahwa bentuk kristal hidroksiapatit cenderung menjadi seperti jarum di bawah kondisi hidrotermal. Dalam sintesis hidrotermal CaHPO4 hidroksiapatit,H3PO4, CaHPO4 .2H2O, Ca2P2O7 dan Ca5 (PO4) 3OH telah digunakan sebagai bahan awal. Namun, sulit untuk mendapatkan kristal yang memiliki morfologi yang dapat dikendalikan. Pengendapan homogen merupakan salah satu metode yang sangat baik dalam mempersiapkan bubuk yang memiliki morfologi yang dapat dikendalikan. Baru-baru ini, Toriyama dkk. melaporkan bahwa karbonat yang mengandung hidroksiapatit yang jelas memiliki bentuk heksagonal ideomorphic piramidal diperoleh. Dengan teknik pengendapan homogen menggunakan dekomposisi oksidatif asam kalsium chelate-etilendiamin tetraacetic, Ca (EDTA) 2 -, dalam larutan fosfat dengan hidrogen peroksida. Di sisi lain, kami menemukan hidroksiapatit dapat disiapkan oleh reaksi Ca (EDTA) '- dan PO: - di bawah kondisi hidrotermal sekitar 150 C tanpa kehilangan pereaksi khelat. Dalam studi ini, serangkaian tes dilakukan untuk mengetahui pengaruh kondisi eksperimental pada morfologi hidroksiapatit.2 EKSPERIMENTALCa (EDTA) 2 - larutan dibuat dengan melarutkan jumlah molar yang sama asam ethylenediaminetetraacetic, EDTA, dan Ca (NO3) 2 di destilasi dalam air suling bersama-sama dengan jumlah yang diinginkan NH4OH dan / atau HNO3 untuk mengatur pH larutan. Prosedur percobaan yang khas adalah sebagai berikut. Setelah membuat 10 cm3 larutan yang mengandung Ca (EDTA) 2 - dan H3PO4 (pH larutan disesuaikan dengan nilai yang diinginkan dengan NH4OH dan / atau HNO3) ke dalam segel tabung baja stainless 20 cm3, segel tabung ditempatkan ke dalam bak minyak silikon ditetapkan pada suhu yang dikehendaki dan waktu yang dikehendaki, kemudian didinginkan dengan cepat oleh air dingin.

Untuk Fase Kritis aCrystalline dan Suhu Reaksi Pengendapan untuk Ca (EDTA) '- dan PO, "di Berbagai Solusi Nilai pH selama 1 jam

Gambar. 1. Sisa ketergantungan dari tingkat pengendapan Ca2 +

dalam ketiadaan dan kehadiran EDTA untuk reaksi 0,1 M

Ca2 + dan 0,3 M PO43-pada pH 8 dan 200 C. 0, Dengan tidak adanya

EDTA, 0, di hadapan 0,1 M EDTA

Pengendapan kembali menggunakan sebuah membran filter dandikeringkan pada 105 C selama 2 jam dan ditimbang. Fase kristaldiidentifikasi dengan analisis difraksi sinar-X menggunakan saringan nikelradiasi CuK@. Struktur mikro darisampel diamati dengan mikroskop elektron.Konsentrasi Ca2 + dan PO43-dalam larutanditentukan oleh ICP.Simak

Baca secara fonetik

3 HASIL DAN PEMBAHASANSolusi yang mengandung 0,04 M Ca (EDTA) 2 - dan 0,2 MPO4 "pada berbagai pH disimpan di berbagaisuhu selama 1 jam untuk menentukan pengendapandi atas suhu kritis dimana terjadi pengendapan(M dm = mol 'I). Fase kristal dan pengendapan suhu kritis yang tercantum dalam Tabel 1.berubah dari130-200 C tergantung pada pH larutan. Hydroxyapatitedan monetite adalah fase hanya terbentuk di atas PH 6 dan Di bawah PH 4Gambar. 2. Difraksi sinar-X profil dari presipitat dibentuk olehreaksi 0,1 M Ca2 + dan 0,3 M PO, 43 - pada pH 8 dan 200 Cselama 1 jam dalam ketiadaan dan kehadiran EDTA. (A) Dalam ketiadaanEDTA, (b) di hadapan 0,1 M EDTAHasil ini disepakatidengan diagram kelarutan untuk kalsium fosfat, yangmenunjukkan bahwa kalsium fosfat stabil adalah monetitepada pH rendah dan hidroksiapatit pada pH tinggi.perilaku pengendapan dari beberapa hidroksiapatitdiselidiki dengan larutan yang mengandung 0,1 M Ca2 + dan0,3 M PO, "dengan dan tanpa EDTA pada pH 8 dan 200 C.Ketergantungan waktu tingkat pengendapanCa2 + adalah ditunjukkan pada Gambar. 1. Ca2 + diendapkan seluruhnya saatPO, 3 - dicampur dengan Ca2 + dalam ketiadaan EDTA. Padasisi lain, tingkat pengendapan Ca2 +Dengan adanya EDTA meningkat 66% dengan waktu1,5 jam dan kemudian hampir konstan. Karena EDTAstabil sekitar 200 C, pengendapan itu tampakdilanjutkan melalui disosiasi termal Ca (EDTA) '- sebagaiberikut tanpa dekomposisi EDTA:Ca (EDTA) 2 - - + Ca2 + + EDTA4-(1)5Ca2 + +3 P04 3 + OH- .> Ca5(PO4)3OH (2)Ca (EDTA) 2- stabil pada suhu rendah, tetapikesetimbangan untuk disosiasi Ca (EDTA) '- ditampilkanoleh reaksi (1) dapat beralih ke sisi kanan di bawahkondisi hidrotermal untuk melepaskan Ca2+ bebas yangbereaksi dengan PO4 3 - untuk membentuk hidroksiapatit. Sinar-Xdifraksi profil dari serbuk diendapkan dalamketiadaan dan kehadiran EDTA ditunjukkan pada Gambar. 2. Semuapuncak difraksi dapat diidentifikasi sebagai hidroksiapatit darigrup ruang P6, / m, meskipun rasio intensitas puncaktidak sama seperti yang dilakukan oleh JCPDS 9-432. perbedaan yang utama adalah hidroksiapatit yang diendapkan dalamkehadiran EDTA menunjukkan rasio puncak intensitas yang lebih besaruntuk (300) / (211) dan yang lebih kecil untuk (002) / (211) dariorang-orang JCPDS 9-432. Hal ini terlihat bahwa biaspuncak pengendapan hidroksiapatit dengan adanyaEDTA jauh lebih tajam dari yang diendapkan dibandingkantidak adanya EDTA, menunjukkan bahwa sangat mengkristalhidroksiapatit dibentuk dengan adanya EDTAkarena pengendapan yang berlangsung perlahan-lahan. kisiparameter pengendapan hidroksiapatit dalam keberadaanEDTA ditentukan untuk menjadi 0,9438 nm = danc = 0,6878 nm dan setuju baik dengan nilai JCPDS9-432 (a nm 0,9418 = dan c = 0,6884 nm). Oleh karena itu,telah dikonfirmasi bahwa stoikiometri hidroksiapatit adalahterbentuk di bawah kondisi eksperimental.Scanning elektron mikrograf hidroksiapatitdipicu oleh reaksi hidrotermal 0,1 MCa (EDTA) 2 - dan 0,3 M PO, 3 - larutan pada pH 8 danberbagai suhu selama 1 jam ditunjukkan pada Gambar. 3.Meskipun agregat yang terdiri dari partikel berbentuk boladibentuk dalam ketiadaan EDTA, jarum seperti kristaldibentuk dengan adanya EDTA.Seperti yang terlihat pada Gambar. 3,endapan terbentuk pada 150 dan 175 C dengan agregatterdiri dari kristal seperti jarum memancar dari titikdalam bentuk bunga, sedangkan kristal seperti kumis

terbentuk pada 200 dan 250 C. Karena endapan hidroksiapatitmenunjukkan intensitas sinar-X difraksi puncak yang lebih besarrasio untuk (300) / (211) dan yang lebih kecil untuk (002) / (21 l),arah memanjang yang mungkin.Hubungan antara tingkat pengendapandari Ca2, panjang dari kristal hidroksiapatit seperti jarumdan suhu reaksi yang ditunjukkan pada Gambar. 4. Baiktingkat pengendapan Ca2 dan panjang kristalmeningkat dengan meningkatnya suhu. Karena kelarutanhidroksiapatit meningkat dengan meningkatnya temperaturkembali, dia meningkatkan derajat pengendapan Ca2 danpanjang kristal mungkin karena promosi disosiasiCa (EDTA) 2 - dengan meningkatnya suhu.Hubungan antara tingkat pengendapandari Ca2, panjang dari kristal hidroksiapatit seperti jarumdan pH larutan untuk reaksi hidrotermal 0,1 MCa (EDTA) 2 - dan 0,3 M PO, 3 - C pada 200 C selama 1 jam yang ditampilkanpada Gambar. 5. Baik derajat pengendapan Ca2 danpanjang kristal meningkat dengan meningkatnya solusipH. Hasil ini wajar karena kelarutanmenurun hidroksiapatit dengan pH larutan meningkat.Hubungan antara tingkat curah hujandari Ca2, panjang dari kristal hidroksiapatit jarum sepertidan konsentrasi PO, 3 - untuk hidrotermalreaksi 0,1 M Ca (EDTA) '- dan berbagai konsentrasiPO, 3 - pada 225 C dan pH 9 selama 1 jam disajikan padaGambar. 6. Seperti yang diharapkan dari eqns (1) dan (2), tingkatpengendapan 'Ca meningkat dengan meningkatnya PO, 3 -konsentrasi. Di sisi lain, panjang kristalmeningkat 17:02-23:05 dengan peningkatankonsentrasi dari 0,1 sampai 0,3 M dan kemudian menurun,19:07 akan di 0,5 M PO, 3 - konsentrasi. IniHasil penelitian menunjukkan bahwa jumlah inti hampirkonstan pada 0,1-0,3 M PO, 3 - konsentrasi, tapi setelah itusecara signifikan meningkat dengan meningkatnya konsentrasiakibat penurunan kelarutan hidroksiapatit.Oleh karena itu, dapat disimpulkan bahwakonsentrasi PO, 3 - adalah salah satu faktor paling signifikan untuk kontrol jumlah intikristalisasi.4 KESIMPULANDari hasil ini, kesimpulan berikut mungkinditarik:1. Jarum hidroksiapatit seperti disusun olehpengendapan homogen teknik penggunaanreaksi hidrotermal Ca (EDTA) '- dan PO4 ".di atas pH 6 dan 130 "C, sedangkan monetite dibentukpH di bawah 4.2. Panjang hidroksiapatit jarum sepertikristal meningkat dengan pH larutan meningkat dansuhu.