Received 22 December 2014; revised 20 January 2015; accepted 20
      March 2015
      
      
STATINIŲ IR DINAMINIŲ STRUKTŪRŲ
            ZOLIŲ IR GELIŲ BŪDU SUSINTETINTUOSE KALCIO
            HIDROKSIAPATITUOSE TYRIMAS KIETOJO KŪNO 1H IR 31P
            BMR BEI FTIR SPEKTROMETRIJOS METODAIS
        
      Kalcio hidroksiapatitas, savyje
        turintis amorfinio fosfato fazę (ACP-CaHA), ir
        nanostruktūrizuotas CaHA buvo pagaminti tyrimams taikant zolių
        ir gelių sintezės būdą. Struktūriniai abiejų junginių hidroksilo
        grupių organizavimosi savitumai nustatyti 1H MAS
        (‘magiško kampo sukimo’) BMR ir FTIR spektrometrijos metodais.
        Parodyta, kad nanostruktūrizuotame CaHA, priešingai nei
        ACP-CaHA, struktūriškai junginio karkase pririštų –OH dalis yra
        žymiai didesnė už hidroksilo grupių iš adsorbuoto vandens.
        Atlikta preciziška abiejų bandinių BMR signalų kontūrų formos
        analizė (>4000 taškų kontūras). Nustatyta, kad 31P
        BMR spektrų, tiek plačiajuosčių, tiek MAS, signalų kontūrams yra
        būdinga Voigto forma. Tai reiškia, kad tiriamuosiuose
        junginiuose yra keli dinaminiai vyksmai, jų indėliai į
        spektrinius kontūrus aprašomi Lorentzo ir Gausso funkcijomis, o
        tų vyksmų spartos gali labai skirtis. 1H ir 31P
        sukinio ir gardelės bei sukinių relaksacijų trukmių (T1
        ir T2) matavimai atskleidė ACP-CaHa junginyje
        labai sparčius sukinių judesius. Nustatyta judesių kambario
        temperatūros artumoje (~300 K) koreliacijos trukmė yra τ
        ~ 7 · 10–7 s eilės. Kintamo MAS dažnio poveikis 31P
        signalo formai taip pat patvirtina, kad ACP-CaHa junginyje
        vykstančių judesių laiko mastelis patenka į mikro- ar net
        nanosekundžių skalės sritį. Nanostruktūrizuoto CaHA nevienalyčio
        anizotropinio signalo išplitimo mastas 1220 ± 20 Hz puikiai dera
        su 1185 Hz verte, atitinkančia 1H–31P
        sukinių sąveikos skirstinio maksimumą, jis buvo nustatytas šiam
        bandiniui, remiantis CP (‘kryžminės poliarizacijos’) MAS
        kinetikos duomenimis. 1H–31P sukinių
        sąveikos dinamika nanostruktūrizuotame CaHA yra žymiai lėtesnė (τ
        ~ 3.3 · 10–5 s) nei ACP-CaHA.
      References
/
          Nuorodos
        
        [1] R.Z. Le Geros and
        J.P. Le Geros, Hydroxyapatite, in: 
Bioceramics and Their
          Clinical Applications, ed. T. Kokubo (Woodhead Publishing,
        Cambridge, 2008) pp. 367–394, 
        
http://dx.doi.org/10.1533/9781845694227.2.367
        [2] R.Z. Le Geros, 
Calcium Phosphates in Oral Biology and
          Medicine (Karger, Basel, 1991), 
        
http://www.amazon.co.uk/Calcium-Phosphates-Biology-Medicine-Monographs/dp/380555236X/
        [3] P. Pascaud, P. Gras, Y. Coppel, C. Rey, and S. Sarda,
        Interaction between a bisphosphonate, tiludronate, and
        biomimetic nanocrystalline apatites, Langmuir 
29,
        2224–2232 (2013), 
        
http://dx.doi.org/10.1021/la3046548
        [4] M. Kawashita, K. Taninai, Z. Li, K. Ishikawa, and Y.
        Yoshida, Preparation of low-crystalline apatite nanoparticles
        and their coating onto quartz substrates, J. Mater. Sci. Mater.
        Med. 
23, 1355–1362 (2012), 
        
http://dx.doi.org/10.1007/s10856-012-4614-6
        [5] K. Sunouchi, K. Tsuru, M. Maruta, G. Kawachi, S. Matsuya, Y.
        Terada, and K. Ishikawa, Fabrication of solid and hollow
        carbonate apatite microspheres as bone substitutes using calcite
        microspheres as a precursor, Dent. Mater. J. 
31, 549–557
        (2012), 
        
http://dx.doi.org/10.4012/dmj.2011-253
        [6] J. Kolmas and W. Kolodziejski, Inverse 
31P→
1H
        NMR cross-polarization in hydrated nanocrystalline calcium
        hydroxyapatite, Chem. Phys. Lett. 
554, 128–132 (2012), 
        
http://dx.doi.org/10.1016/j.cplett.2012.10.025
        [7] W. Kolodziejski and J. Klinowski, Kinetics of
        crosspolarization in solid-state NMR: A guide for chemists,
        Chem. Rev. 
102, 613–628 (2002), 
        
http://dx.doi.org/10.1021/cr000060n
        [8] R. Mathew, P.N. Gunawidjaja, I. Izquierdo-Barba, K. Jansson,
        A. Garcia, D. Arcos, M. Vallet-Regi, and M. Eden, Solid-state 
31P
        and 
1H NMR investigations of amorphous and
        crystalline calcium phosphates grown biomimetically from a
        mesoporous bioactive glass, J. Phys. Chem. C 
115,
        20572–20582 (2011), 
        
http://dx.doi.org/10.1021/jp206237n
        [9] A. Vyalikh, P. Simon, E. Rosseeva, J. Buder, R. Kniep, and
        U. Scheler, Intergrowth and interfacial structure of biomimetic
        fluorapatite-gelatin nanocomposite: A solid-state NMR study, J.
        Phys. Chem. B 
118, 724–730 (2014), 
        
http://dx.doi.org/10.1021/jp410299x
        [10] A. Vyalikh, P. Simon, T. Kollmann, R. Kniep, and U.
        Scheler, Local environment in biomimetic hydroxyapatite-gelatin
        nanocomposites as probed by NMR spectroscopy, J. Phys. Chem. C 
115,
        1513–1519 (2011), 
        
http://dx.doi.org/10.1021/jp1082399
        [11] S. Hayakawa, T. Kanaya, K. Tsuru, Y. Shirosaki, A. Osaka,
        E. Fujii, K. Kawabata, G. Gasqueres, C. Bonhomme, F. Babonneau,
        C. Jäger, and H.J. Kleebe, Heterogeneous structure and 
in
          vitro degradation behavior of wet-chemically derived
        nanocrystalline silicon-containing hydroxyapatite particles,
        Acta Biomater. 
9, 4856–4867 (2013), 
        
http://dx.doi.org/10.1016/j.actbio.2012.08.024
        [12] J. Kolmas, A. Jaklewicz, A. Zima, M. Bućko, Z. Paszkiewicz,
        J. Lis, A. Ślosarczyk, and W. Kolodziejski, Incorporation of
        carbonate and magnesium ions into synthetic hydroxyapatite: The
        effect on physicochemical properties, J. Mol. Struct. 
987,
        40–50 (2011), 
        
http://dx.doi.org/10.1016/j.molstruc.2010.11.058
        [13] D. Termine and A.S. Posner, Infra-red determination of the
        percentage of crystallinity in apatitic calcium phosphates,
        Nature 
211, 268–270 (1966), 
        
http://dx.doi.org/10.1038/211268a0
        [14] T. Ishikawa, A. Teramachi, H. Tanaka, A. Yasukawa, and K.
        Kandori, Fourier transform infrared spectroscopy study of
        deuteration of calcium hydroxyapatite particles, Langmuir 
16,
        10221–10226 (2000), 
        
http://dx.doi.org/10.1021/la0004855
        [15] Z.H. Cheng, A. Yasukawa, K. Kandori, and T. Ishikawa, FTIR
        study on incorporation of CO
2 into calcium
        hydroxyapatite, J. Chem. Soc. Faraday Trans. 
94,
        1501–1505 (1998), 
        
http://dx.doi.org/10.1039/a708581h
        [16] 
OriginLab Corporation, 
        
http://www.OriginLab.com
        [17] 
http://www.ptc.com/product/mathcad/
        [18] V. Klimavicius, A. Kareiva, and V. Balevicius, Solid-state
        NMR study of hydroxyapatite containing amorphous phosphate phase
        and nano-structured hydroxyapatite: Cut-off averaging of CP MAS
        kinetics and size profiles of spin clusters, J. Phys. Chem. C 
118,
        28914–28921 (2014), 
        
http://dx.doi.org/10.1021/jp510229f
        [19] K. Ohno, M. Okimura, N. Akai, and Y. Katsumoto, The effect
        of cooperative hydrogen bonding on the OH stretching-band shift
        for water clusters studied by matrix-isolation infrared
        spectroscopy and density functional theory, Phys. Chem. Chem.
        Phys. 
7, 3005–3014 (2005), 
        
http://dx.doi.org/10.1039/b506641g
        [20] M.M. Maricq and J.S. Waugh, NMR in rotating solids, J.
        Chem. Phys. 
70, 3300–3316 (1979), 
        
http://dx.doi.org/10.1063/1.437915
        [21] M.J. Thrippleton, M. Cutajar, and S. Wimperis, Magic angle
        spinning (MAS) NMR linewidths in the presence of solid-state
        dynamics, Chem. Phys. Lett. 
452, 233–238 (2008), 
        
http://dx.doi.org/10.1016/j.cplett.2007.12.071
        [22] V.I. Bakhmutov, 
Solid State NMR in Materials Science
        (CRC Press, Boca Raton, 2012), 
        
http://www.amazon.co.uk/Solid-State-NMR-Materials-Science-Applications/dp/1439869634/
        [23] I. Doroshenko, V. Balevicius, V. Sablinskas, K. Aidas, G.
        Pitsevich, and V. Pogorelov, FTIR/PCA study of propanol in argon
        matrix: The initial stage of clustering and conformational
        transitions, Low Temp. Phys. 
40, 1384–1390 (2014), 
        
http://dx.doi.org/10.1063/1.4902228