Un team di scienziati del Dipartimento di Chimica dello Stato Solido dell'Università Lobachevsky guidato dal Dr. Evgeny Bulanov ha sviluppato un nuovo metodo per ottenere apatite contenente bismuto e ha studiato la sua struttura cristallina e le proprietà termodinamiche con lo scopo di modellarne il comportamento in condizioni di servizio.
I materiali a base di composti con una struttura cristallina di apatite hanno una vasta gamma di applicazioni, dai fertilizzanti ai conduttori ionici. Ciò è dovuto al fatto che quasi tutti gli elementi del sistema periodico possono essere incorporati nella struttura di tali sostanze, che si traduce in un cambiamento nelle caratteristiche prestazionali del materiale.
Idrossiapatite con la formula Ca 5 (PO 4 )3OH è ampiamente applicato nel campo della medicina come base per i materiali utilizzati per ripristinare il tessuto osseo. È chimicamente e strutturalmente simile alla componente inorganica dell'osso.
Gli studi di questo composto e dei suoi analoghi sono stati condotti presso il Dipartimento di Chimica dello Stato Solido dell'UNN per circa 10 anni. Uno degli ultimi risultati è l'introduzione di atomi di bismuto nella struttura cristallina del composto. Il bismuto e i suoi composti mostrano attività antimicrobica, perciò, l'apatite contenente bismuto può essere utilizzata per produrre un materiale che combina biocompatibilità e proprietà antimicrobiche.
Per ottenere la sostanza, è stato proposto uno schema di sintesi in fase solida, che ha permesso di abbassare sostanzialmente la temperatura del processo rispetto ai dati di letteratura. L'affinamento della struttura cristallina del composto è stato effettuato con il metodo Rietveld consentendo la determinazione della distribuzione degli atomi lungo le posizioni cristallografiche. È necessario conoscere questa distribuzione per spiegare successivamente le proprietà della sostanza.
Evgenij Bulanov, ricercatore senior presso il Dipartimento di Chimica dello Stato Solido dell'UNN, sottolinea che nel caso dei biomateriali è importante non solo trovare modi per ottenere una sostanza, ma anche sapere come si comporterà il materiale in condizioni operative.
"La modellazione termodinamica può dare la risposta a questa domanda. Le funzioni termodinamiche standard determinate sperimentalmente dell'apatite contenente bismuto verranno utilizzate per analizzare le possibili trasformazioni della sostanza già impiantata nel corpo umano. È necessario prevedere possibili conseguenze negative (distruzione di il materiale causato da un cambiamento nella sua composizione di fase), "Note di Evgeny Bulanov.
I ricercatori dell'Università Lobachevsky hanno scoperto una serie di cambiamenti anomali nelle proprietà dei materiali nella regione a bassa temperatura, che richiedono ulteriori studi:la formazione di una sovrastruttura nella regione di 173 K, e un aumento della capacità termica a temperature inferiori a 8 K.
