Хімія, фізика та технологія поверхні, 2017, 8 (4), 400-409.

Синтез та характеризація мікросфер гідроксиапатит-альгінат, збагачених міддю



DOI: https://doi.org/10.15407/hftp08.04.400

A. A. Yanovska, S. B. Bolshanina, A. S. Stanislavov, V. N. Kuznetsov, A. B. Mospan, V. Yu. Illiashenko, Yu. V. Rogulsky, Ya. V. Trofimenko, S. N. Danilchenko

Анотація


Мікросфери гідроксиапатиту (ГА) в альгінатній оболонці можуть бути успішно застосовані для контрольованого вивільнення лікарських засобів, факторів росту та антибактеріальних сполук. Гідроксиапатит є відмінним матеріалом для створення біоматеріалів завдяки своїй високій сорбційній ємності до йонів металів, низькій розчинності у воді, високій стабільності до окисників та відновників, низькій ціні та біосумісності. Альгінат натрію (Альг) використовується для утворення мікросфер завдяки його здатності до комплексоутворення з двохвалентними катіонами (Cu2+, Ca2+ та ін.). Мікрогранули ГA/Альг-Cu були отримані, використовуючи два варіанти синтезу, та мають більш шорсткувату поверхню ніж мікросфери ГА/Альг-Ca, що покращує проліферацію клітин. Результати рентгенівської дифракції свідчать, що ГА є основною кристалічною фазою в отриманих мікросферах. Відповідно до результатів дослідження кінетики адсорбції, ГА вносить основний вклад в процес адсорбції йонів Cu2+. Температура, збільшуючи швидкість процесу адсорбції, має незначний ефект на адсорбційну ємність ГА завдяки насиченню енергетично гетерогенних активних центрів на поверхні мікросфер йонами Cu2+. Адсорбція йонів Cu2+ мікросферами ГА/Альг має іонообмінний характер і становить близько 60 мг/г. Завдяки виходу йонів Cu2+ отримані мікросфери мають антибактеріальний ефект на S. aureus та E. сoli в концентрації 6 мг/мл. 


Ключові слова


гідроксиапатит; альгінат; мікросфери; композити; адсорбція; антибактеріальні властивості; біоматеріали

Повний текст:

PDF (English)

Посилання


1. Venkatesan J., Bhatnagar I., Manivasagan P., Kang K.-H., Kim S.-K. Alginate composites for bone tissue engineering: A review. Int. J. Biol. Macromol. 2015. 72: 269–281. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2014.07.008

2. Perucca O.C., DeGirolamo L., Perteghella S., Stanco D., Chlapanidas T., Vigan M., Torre M.L. Alginate beads as a vehicle for mesenchymal stem cells isolated from adipose tissue and tendon tissue: in vitro evaluation of a new approach for the treatment of tendinopathies. J. Sports Traumatol. 2014. 31: 23.

3. Lee K.Y., Mooney D.J. Alginate: Properties and biomedical applications. Prog. Polym. Sci. 2012. 37(1): 106. https://doi.org/10.1016/j.progpolymsci.2011.06.003

4. George M., Abraham T.E. Polyionic hydrocolloids for the intestinal delivery of protein drugs. J. Control. Release. 2006. 114(1): 1. https://doi.org/10.1016/j.jconrel.2006.04.017

5. Rinaudo M. Biomaterials based on a natural polysaccharide: alginate. TIP. Revista Especializada en Ciencias Químico-Biológicas. 2014. 17(1): 92. https://doi.org/10.1016/S1405-888X(14)70322-5

6. Norajit K., Ryu G.H. Preparation and properties of antibacterial films incorporated extruded white ginseng extract. Journal of Food Processing and Preservation. 2011. 35(4): 387. https://doi.org/10.1111/j.1745-4549.2010.00479.x

7. Kuo C.K., Ma P.X. Ionically crosslinked alginate hydrogels as scaffolds for tissue engineering: part 1. structure, gelation rate and mechanical properties. Biomaterials. 2001. 22(6): 511. https://doi.org/10.1016/S0142-9612(00)00201-5

8. Draget K.I., Taylor C. Chemical, physical and biological properties of alginates and their biomedical implications. Food Hydrocolloids. 2011. 25(2): 251. https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2009.10.007

9. Zhang J., Wang Q., Wang A. In situ generation of sodium alginate/hydroxyapatite nanocomposite beads as drug-controlled release matrices. Acta Biomater. 2010. 6(2): 445. https://doi.org/10.1016/j.actbio.2009.07.001

10. Mizushima Y., Ikoma T., Tanaka J., Hoshi K., Ishihara T., Ogawa Y., Ueno A. Injectable porous hydroxyapatite microparticles as a new carrier for protein and lipophilic drugs. J. Control. Release. 2006. 110(2): 260. https://doi.org/10.1016/j.jconrel.2005.09.051

11. González-Rodríguez M.L., Holgado M.A., Sánchez-Lafuente C., Rabasco A.M., Fini A. Alginate/chitosan particulate systems for diclofenac sodium release. Int. J. Pharm. 2002. 232(1–2): 225. https://doi.org/10.1016/S0378-5173(01)00915-2

12. Pawar S.N., Edgar K.J. Alginate derivatization: A review of chemistry, properties and applications. Biomaterials. 2012. 33(11): 3279. https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2012.01.007

13. Sen T. K., Khoo C. Adsorption characteristics of zinc (Zn2+) from aqueous solution by natural bentonite and kaolin clay minerals: a comparative study. Computational Water, Energy, and Environmental Engineering. 2013. 2: 1. https://doi.org/10.4236/cweee.2013.23B001

14. Bolshannina S.B., Yanovskaya A.A., Kuznetsov V.N., Rogulsky Yu.V., Stanislavov A.S., Ilyashenko V.Yu., Sony A.K. Adsorption of zinc ions by capsules of hydroxyapatite in alginate envelope. Studying kinetics. Chemical Industry of Ukraine. 2016. 2(133): 3.

15. Tolerable upper intake levels for vitamins and minerals. Scientific Committee on Food Scientific Panel on Dietetic Products, Nutrition and Allergies February. (European Food Safety Authority, 2006).




DOI: https://doi.org/10.15407/hftp08.04.400

Copyright (©) 2017 A. A. Yanovska, S. B. Bolshanina, A. S. Stanislavov, V. N. Kuznetsov, A. B. Mospan, V. Yu. Illiashenko, Yu. V. Rogulsky, Ya. V. Trofimenko, S. N. Danilchenko