Учеными СКФУ был разработан новый метод создания наноразмерных силикатов биометаллов. Эти силикаты были стабилизированы с помощью L-лизина, незаменимой аминокислоты.
Полученное в результате сырье обладает уникальными биологическими свойствами и обладает длительным сроком хранения. Запатентованная технология открывает широкие возможности в различных отраслях, таких как медицина, строительство и пищевая промышленность, а также в производстве люминофоров.
Наноразмерные силикаты биометаллов представляют собой соли кремниевых кислот одно- и двухвалентных металлов, таких как кальций, цинк, магний, кобальт, железо, марганец и другие. Они обладают высокой биологической активностью и могут служить источником эссенциальных (незаменимых) микроэлементов в биологически активных добавках. Они также способны укреплять мышечные и костные ткани организма. Эти наноразмерные силикаты могут быть использованы для создания матриц для имплантологии, которыми замещают поврежденные участки костной ткани. Они также находят применение в производстве люминофоров, проводников, а также в легкой промышленности и строительной отрасли.
Широкий спектр применения требует методов, которые позволят производить достаточные объемы сырья высокого качества в промышленных масштабах. В настоящее время силикаты одно- и двухвалентных металлов получают с использованием химических и физических методов в присутствии различных катализаторов.
Физический метод, основанный на использовании высокотехнологического оборудования, требует значительных энергозатрат при низком выходе готового продукта. Многие химические методы, в свою очередь, не обладают гибкостью в получении силикатов двухвалентных металлов, и чистота готового продукта, в особенности при использовании кобальта и цинка, оставляет желать лучшего.
Процесс состоит в следующем: в стеклянном реакторе приготавливают раствор ацетата биометалла, силиката натрия и аминокислоты L-лизина. Полученную смесь перемешивают и подвергают воздействию ультразвука. Затем обработанный гель троекратно промывают в центрифуге с использованием дистиллированной воды. После промывки гель высушивают при температуре 80°C в течение 12 часов. Полученный сухой порошок имеет однородную структуру без запаха и посторонних включений.
Разработанные силикаты биометаллов в наноразмерном состоянии обладают уникальными свойствами, включая повышенную биологическую, антибактериальную, остеогенную и анионогенную активность. Эти свойства положительно влияют на процессы заживления и восстановления костной ткани.
Если речь идет об имплантологии, то для создания надежного и биосовместимого покрытия имплантата важно использовать наноразмерные структуры, которые присутствуют в составе человеческих костей. Один из таких компонентов - аминокислота L-лизин. Ученые выбрали это вещество, поскольку оно участвует в укреплении костей и отвечает за адсорбцию кальция, что влияет на прочность тканей и, следовательно, на лучшую интеграцию имплантата в организм.
В настоящее время исследователи изучают токсикологические характеристики наноразмерных силикатов биометаллов и их совместимость с организмом.
Стоимость разработки этого метода значительно ниже по сравнению с аналогами, благодаря использованию наноразмерных компонентов, которые требуют меньших рабочих концентраций при сохранении высокой эффективности.
Разработкой уже заинтересовались стоматологические клиники, специализирующиеся на имплантации зубов. Кроме применения в регенеративной медицине, эта технология может найти свое применение в производстве пищевых добавок, создании огнеупорных материалов в строительстве и в микроэлектронике.
Автор: пресс-служба СКФУ