Структура та властивості парамагнітних центрів СО2 в біологічному та синтетичному гідроксилапатиті - Автореферат

АВТОРЕФЕРАТ дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наукНауковий керівник: кандидат фізико-математичних наук, старший науковий співробітник Ворона Ігор Петрович,Інститут фізики напівпровідників ім. Лашкарьова НАН України, старший науковий співробітник Офіційні опоненти: доктор фізико-математичних наук, старший науковий співробітник Калабухова Катерина Миколаївна, Інститут фізики напівпровідників ім. Лашкарьова НАН України, старший науковий співробітник доктор фізико-математичних наук, старший науковий співробітник Биков Ігор Павлович, Інститут проблем матеріалознавства ім. Захист відбудеться 19 червня 2009 р. о 1415 на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.199.01 при Інституті фізики напівпровідників ім.Біомінерал ГАП складає основу таких тканин як зубна емаль та кістки, він присутній практично в усіх мінералізованих тканинах живих організмів. Радіаційні дефекти, які утворюються в зубній емалі та кісткових тканинах, є парамагнітними центрами, і їх кількість можна вимірювати методом ЕПР. ЕПР дозиметрія з використанням ГАП має ту перевагу, що дозволяє оцінювати дози радіаційного ураження ретроспективно, що особливо актуально при аварійних опроміненнях. Метод ЕПР датування, використовується в археології та палеонтології для визначення віку археологічних знахідок, до складу яких входять апатити та кальцити. · Отримані в дисертації результати, а саме встановлення структури, прекурсорів, просторової локалізації та механізмів утворення ПЦ СО2-в ГАП, дозволяють використовувати ці центри у якості парамагнітних зондів при вивченні процесів демінералізації біологічних тканин в умовах невагомості, при старінні організму та при деяких його захворюваннях, а також досліджувати процеси асиміляції імплантатів на основі ГАП з біологічними тканинами.Відзначено, що основними радіаційними дефектами при g-опроміненні ГАП зубної емалі є ПЦ СО2-, або радикали СО2-, згідно до термінології, прийнятої у відповідній літературі. Показано, що спектри ЕПР g-опромінених пластинок біологічного апатиту як емалі, так і кісткової тканини, зареєстровані при використанні традиційних для ЕПР дозиметрії експериментальних умов, задовільно описуються з урахуванням вкладів лише від двох парамагнітних центрів - аксіальних та орторомбічних радикалів СО2-. На відміну від емалі, в g-опроміненій кістковій тканині шляхом термічної обробки зразків не досягається домінування аксіальних СО2-центрів, що повязано з меншою термічною стабільністю радикалів обох типів у кістковій тканині. Показано, що експериментальні спектри ЕПР ?-опромінених порошків синтетичного ГАП, відпалених при різних температурах, так само можуть бути описані вкладами тільки від двох типів CO2-радикалів (аксіальних та орторомбічних) і що в синтетичних апатитах має місце таке саме перетворення CO2-(орторомб.) ® CO2-(акс.) при відпалі, як і в біологічних апатитах. індукований парамагнітний гідроксилапатит радіаційний Той факт, що воно спостерігається і в синтетичних апатитах, свідчить на користь висловленої гіпотези, що орторомбічні CO2-радикали є обємними центрами в кристалічній гратці ГАП, і суперечить існуючій гіпотезі, відповідно до якої орторомбічні CO2-радикали розташовані в органічній компоненті біоапатитів, яка міститься в міжкристалітному просторі.В дисертаційній роботі одержана нова інформація про природу, структуру та властивості основних парамагнітних дефектів в ГАП, а саме радикалів СО2-, які виникають при ?-та УФ-опроміненні, запропоновано новий механізм їх утворення, пояснені зміни в системі дефектів при термічних відпалах, розроблено новий метод розділення вкладів від ?-та УФ-опромінення. Показано, що основними радіаційними дефектами в біологічному та синтетичному апатиті є радикали CO2-, причому вони існують у вигляді двох типів: аксіальні та орторомбічні. Встановлено, що співвідношення між кількостями аксіальних та орторомбічних радикалів CO2-залежить від типу опромінення: доля аксіальних радикалів менша при ?-опроміненні, ніж при УФ-опроміненні. Показано, що радикали CO2-обох типів займають позицію В (заміщення фосфору) в гратці апатиту, а їх прекурсорами є молекулярні іони CO32-. На основі досліджень радикалів з коротким часом життя запропоновано новий механізм утворення радикалів CO2-в ГАП через проміжний метастабільний стан CO33-:СО32-® СО33-® СО2-.

Основний зміст