Фотолюминесцентные Свойства Нанопористого Нанокристаллического Карбонат-Замещенного Гидроксиапатита

Abstract

Поступила в редакцию 22.08.2017 г. Изучены люминесцентные характеристики аналога минеральной составляющей эмали зубов -нанокри-сталлического карбонат-замещенного гидроксиапатита кальция B-типа (КГАП) с дефектами на поверхности нанокристаллов в виде нанопор ∼ 2−5 nm. Показано, что лазерно-индуцированная люминесценция синте-зированных нами образцов КГАП расположена в области ∼ 515 nm (∼ 2.4 eV) и связана с наличием в кристаллической решетке КГАП групп CO 3 , замещающих группы PO 4 . Установлено, что интенсивность полосы люминесценции образцов КГАП связана с содержанием в них структурно связанных групп CO 3 и снижается при уменьшении концентрации внутрицентровых дефектов этого типа в структуре апатита. Полученные в работе результаты потенциально значимы для разработки основ методики прецизионной и ранней диагностики кариеса твердой ткани зуба человека. DOI: 10.21883/OS.2018.02.45522.188-17 Введение Гидроксиапатит кальция Са 10 (РО 4 ) 6 (ОН) 2 (ГАП) и его замещенные формы являются основой минеральной составляющей костной ткани, эмали и дентина зубов че-ловека, а также материалов для их протезирования [1,2]. На сегодняшний день весьма актуальной задачей явля-ется разработка методик диагностики патологий зубной ткани на самой ранней стадии образования [3-5], а, следовательно, и анализа состояния биоапатита эмали зуба в целом. Хорошо известно, что с возрастом ГАП эмали зубов деградирует с образованием карбонат-замещенного гидроксиапатита (КГАП) с множеством примесей [6,7]. Это приводит к дополнительным рис-кам возникновения кариеса, так как, например, КГАП является более растворимым по сравнению с беспри-месным гидроксиапатитом [8]. Образование примесного карбонат-замещенного гидроксиапатита, а также иных фосфатов кальция может быть зарегистрировано на ранних стадиях их формирования благодаря неинвазив-ным методам анализа, таким как инфракрасная Фурье-спектроскопия (ИК), спектроскопия комбинационного рассеяния и лазерно-индуцированная фотолюминесцен-ция (ФЛ) [7,9].Что касается люминесценции твердых тканей зуба, то необходимо отметить, что вклад в спектр ФЛ твердых тканей зуба вносит как органическая, так и минеральная составляющая [10]. Основой неорганической составляю-щей эмали и дентина зубов является нестехиометриче-ский гидроксиапатит кальция (ГАП) с большим числом изоморфных замещений в структуре [11,12], который имеет собственный спектр ФЛ. При этом необходимо отметить, что тип дефекта в структуре гидроксиапатита кальция может определять положение максимума люми-несценции [13]. Кроме внутрицентровых дефектов, изме-нения в спектр ФЛ могут вносить различные фазовые превращения, происходящие при кариозных процессах в эмали и дентине зуба человека [14]. Очевидно, что в случае регистрации ФЛ от нативных тканей, которые уже были подвергнуты обработке или препарированию, необходимо наличие базы спектров ФЛ эталонов, кото-рые позволят выделить сигнал от возможных патоген-ных образований в зубной ткани, материала пломбы и здоровых участков интактной зубной ткани.Неоднократно показано [15,16], что спектры ФЛ от здор...