М.М. Багмут, Парамагнітні центри мінеральної компоненти відпаленої кісткової тканини

https://doi.org/10.15407/mineraljournal.43.04.018

УДК 539.219: 549.903.9: 549.753.11

Парамагнітні центри мінеральної компоненти відпаленої кісткової тканини

М.М. Багмут, канд. геол. наук, старш. наук. співроб.

Інститут геохімії, мінералогії та рудоутворення ім. М.П. Семененка НАН України

03142, м. Київ, Україна, пр-т Акад. Палладіна, 34

E-mail: nnbagmut@gmail.com; orcid: 0000-0002-4309-4970

Т.Г. Калініченко, мол. наук. співроб.

Інститут геохімії, мінералогії та рудоутворення ім. М.П. Семененка НАН України

03142, м. Київ, Україна, пр-т Акад. Палладіна, 34

E-mail: t_kalinichenko@yahoo.com; orcid: 0000-0003-3869-4063

О.Б. Брик, д-р фіз.-мат. наук, чл.-кор. НАН України, проф., зав. від.

Інститут геохімії, мінералогії та рудоутворення ім. М.П. Семененка НАН України

03142, м. Київ, Україна, пр-т Акад. Палладіна, 34

ResearcherID: AAP-4559-2020

Н.О. Дудченко, д-р геол. наук, старш. наук. співроб.

Інститут геохімії, мінералогії та рудоутворення ім. М.П. Семененка НАН України

03142, м. Київ, Україна, пр-т Акад. Палладіна, 34

E-mail: nataliiadudchenko@gmail.com; orcid: 0000-0002-4850-9557

М.О. Калініченко, студент

Національний університет біоресурсів і природокористування України

03041, м. Київ, Україна, вул. Героїв Oборони, 15

E-mail: kalinichenkorita@gmail.com; orcid: 0000-0003-1167-7159

Мова: українська

Мінералогічний журнал 2021, 43 (4): 18-24

Анотація: За допомогою методу електронного парамагнітного резонансу (ЕПР) досліджено порошкові зразки кортикальної кісткової тканини, як наймінералізованішої частини організму тварин. Попередньо зразки було відпалено в діапазоні температур 600—1000 ºС. Потім досліджувані зразки витримано тривалий час (більше року) за кімнатної температури для розпаду короткоживучих дефектів і, відповідно, для стабілізації мінеральної структури. У вихідних, попередньо відпалених зразках, не було сигналів ЕПР у межах похибки методу. Після опромінення зразків рентгенівськими променями в спектрах з’явилися багатокомпонентні сигнали ЕПР. Вид сигналів ЕПР і, відповідно, співвідношення кількості різних центрів суттєво залежало від температури попереднього відпалу зразків. У опромінених зразках досліджено сигнали ЕПР від наступних парамагнітних центрів: РО32–, NO42–, CO2–, CO33– і O–, для яких визначено радіоспектроскопічні параметри. Встановлено, що через різні релаксаційні характеристики парамагнітних центрів і, відповідно, через ефекти насичення вид сумарних сигналів ЕПР істотно залежить від рівня мікрохвильової потужності, за якої реєструються спектри. Унаслідок цього сигнали ЕПР реєструвалися на двох рівнях мікрохвильової потужності: високому — 5 мВт, низькому — 0,13 мВт. Визначено залежність інтенсивності сигналів ЕПР зазначених парамагнітних центрів від температури попереднього відпалу зразків (600—1000 ºС) і побудовано відповідні залежності. Проведено зіставлення характеристик сигналів ЕПР у попередньо відпалених зразках кістки і в зразках синтетичного гідроксилапатиту. Отримані результати можуть бути використані під час створення синтетичних аналогів кісткової тканини, виготовленні імплантатів, які застосовуються для лікування кісткової тканини, а також для вивчення процесів асиміляції мінеральної матерії імплантатів з живою кістковою тканиною.

Ключові слова: електронний парамагнітний резонанс, парамагнітні центри, гідроксилапатит, кісткова тканина, синтетичний гідроксилапатит.

Література:

  1. Брик А.Б., Атаманенко О.Н., Калиниченко А.М. Разработка новых подходов к изучению механизмов минерализации костной ткани на основе методов радиоспектроскопии. Ортопедия, травматология и протезирование. 2000. № 2. С. 28—31.
  2. Брик А.Б., Подрушняк Е.П., Иванченко Л.А., Калиниченко А.М., Багмут Н.Н. О механизмах ассимиляции резервируемых имплантов костной тканью по данным электронного парамагнитного резонанса. Ортопедия, травматология и протезирование. 2001. № 2. С. 23—27.
  3. Брик А.Б., Шпак А.П., Клименко А.П., Карбовский В.Л., Дубок В.А., Калиниченко А.М., Багмут Н.Н., Бевз В.В. ЭПР азотсодержащих ион-радикалов в биогенных и синтетических фосфатах кальция. Мінерал. журн. 2006. 28, № 1. С. 20—31. https://doi.org/10.15407/mineraljournal
  4. Брик А.Б., Данильченко С.Н., Радчук В.В., Карбовский В.Л., Калиниченко А.М., Багмут Н.Н. Термоактивируемые изменения свойств биогенных и синтетических карбонатсодержащих апатитов по данным рентгеновской дифракции и ЭПР. Мінерал. журн. 2007. 29, № 2. С. 32—47. https://doi.org/10.15407/mineraljournal
  5. Вертц Дж., Болтон Дж. Теория и практические приложения метода ЭПР. Москва: Мир, 1975. 548 с.
  6. Корраго А.А. Введение в биоминералогию. С.-Петербург: Недра, 1992. 280 с.
  7. Brik A.B., Ulyanchich N.V., Kenner G.H., Brik V.B., Rice E.E., Kalinichenko A.M., Bagmut N.N. EPR of the Impurity Crystal Phases in Biominerals and their Synthetic Analogues. Mineral. Journ. (Ukraine). 2001. 23, № 1. P. 23—37. https://doi.org/10.15407/mineraljournal
  8. Brik A.B., Haskell E.H., Brik V.B., Scherbina O.I., Atamanenko O.N. Anisotropy effects of EPR signals and mechanisms of mass transfer in tooth enamel and bones. Applied Radiation and Isotopes. 2000. 52(5). P. 1077—1083. PMID: 10836409. https://doi.org/10.1016/s0969-8043(00)00047-6
  9. Brik A.B., Bagmut N.N., Kalinichenko A.M., Atamanenko O.N., Scherbina O.I., Dubok V.A., Ulyanchich N.V. Characteristics of Phosphate Paramagnetic Centres in Natural Apatites, Biominerals and their Synthetic Analogues. Mineral. Journ. (Ukraine), 2000. 22, № 4. P. 8—18. https://doi.org/10.15407/mineraljournal 
  10. Ikeya M. New applications of electron spin resonance. Dating, dosimetry and microscopy. Singapore: World Sci., 1993. 520 p. https://doi.org/10.1142/1854 

PDF

Українська