Structure and properties of manganese-substituted hydroxyapatite

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The results of calculations of the substitution of calcium atoms for manganese in hydroxyapatite using functional theory methods are presented. Changes in the parameters and volume of the cell, energy bands and energy of substitution formation with increasing number of substitutions in different calcium positions (types 1 and 2) are analyzed in comparison with experimental data. It has been shown that the replacement of calcium cations with manganese occurs predominantly at the type 2 calcium position.

About the authors

V. S. Bystrov

Institute of Mathematical Problems of Biology of the Russian Academy of Sciences, Keldysh Institute of Applied Mathematics of the Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: vsbys@mail.ru
Russian Federation, Pushchino, 142290

E. V. Paramonova

Institute of Mathematical Problems of Biology of the Russian Academy of Sciences, Keldysh Institute of Applied Mathematics of the Russian Academy of Sciences

Email: vsbys@mail.ru
Russian Federation, Pushchino, 142290

L. A. Avakyan

Southern Federal University

Email: vsbys@mail.ru

Faculty of Physics

Russian Federation, Rostov-on-Don, 344090

S. V. Makarova

Institute of Solid-State Chemistry and Mechanochemistry of the Siberian Branch of of the Russian Academy of Sciences

Email: vsbys@mail.ru
Russian Federation, Novosibirsk, 630090

N. V. Bulina

Institute of Solid-State Chemistry and Mechanochemistry of the Siberian Branch of of the Russian Academy of Sciences

Email: vsbys@mail.ru
Russian Federation, Novosibirsk, 630090

References

  1. Epple M., Ganesan K., Heumann R. et al. // J. Mater. Chem. 2010. V. 20. P. 18.
  2. Ducheyne P., Healy K., Hutmacher D.E. et al. Comprehensive biomaterials II. Seven-Volume Set. Amsterdam: Elsevier, 2017.
  3. Ratner B.D., Hoffman A.S., Schoen F.J., Lemons J.E. Biomaterials Science. Oxford: Academic Press, 2013.
  4. Баринов С.М., Комлев В.С. // Неорг. матер. 2016. Т. 52. № 4. С. 383; Barinov S.M., Komlev V.S. // In-org. Mater. 2016. V. 52. P. 339.
  5. Dorozhkin S.V. // Mater. Sci. Eng. C Mater. Biol. Appl. 2015. V. 55. P. 272.
  6. Dorozhkin S.V. // Coatings. 2022. V. 12. P. 1380.
  7. Baltacis K., Bystrov V., Bystrova A. et al. // Materials. 2020. V. 13. P. 4575.
  8. Ratnayake J.T.B., Mucalo M., Dias G.J. // J. Biomed. Mater. Res. B. Appl. Biomater. 2017. V. 105. P. 1285.
  9. Elliott J. C. Structure and chemistry of the apatites and other calcium orthophosphates. Studies in inorganic chemistry. Amsterdam: Elsevier, 1994. 404 p.
  10. Kay M.I., Young R.A., Posner A.S. // Nature. 1964. V. 204. P. 1050.
  11. Hughes J.M., Cameron M., Crowley K.D. // Amer. Mineral. 1989. V. 74. P. 870.
  12. Šupova M. // Ceram. Int. 2015. V. 41. P. 9203.
  13. Tite T., Popa A.-C., Balescu L.M. et al. // Materials. 2018. V. 11 P. 2081.
  14. Silva L.M.D., Tavares D.D.S., Santos E.A.D. // Mater. Res. 2020. V. 23. No. 2. Art. No. e20200083.
  15. Li Y., Widodo J., Lim S., Ooi C. P. // J. Mater. Sci. 2012. V. 47. P. 754.
  16. Rau J.V., Fadeeva I.V., Fomin A.S. et al. // ACS Biomater. Sci. Eng. 2019. V. 5. P. 6632.
  17. Fadeeva I., Kalita V., Komlev D. // Materials. 2020. V. 13. P. 4411.
  18. Фадеева И.В., Фомин А.С., Баринов С.М. и др. // Неорг. матер. 2020. Т. 56. № 7. С. 738; Fadeeva I.V., Fomin A.S., Barinov S.M. et al. // Inorg. Mater. 2020. V. 56. No. 7. P. 700.
  19. Liu H., Cui X., Lu X. et al. // Chem. Geol. 2021. V. 579. Art. No. 120354.
  20. Shurtakova D.V., Grishin P.O., Gafurov M.R., Mamin G. V. // Crystals. 2021. V. 11. P. 1050.
  21. Murzakhanov F., Gabbasov B., Iskhakova K. et al. // Magn. Reson. Solids. 2017. V. 19. Art. No. 17207.
  22. Torres P.M.C., Vieira S.I., Cerqueira A.R. et al. // J. Inorg. Biochem. 2014. V. 136. P. 57.
  23. Bystrov V.S. // Math. Biol. Bioinform. 2017. V. 12. P. 14.
  24. Bystrov V., Paramonova E., Avakyan L. et al. // Nanomater. 2021. V. 11. P. 2752.
  25. Bystrov V.S., Paramonova E.V., Avakyan L.A. et al. // Materials. 2023. V. 16. P. 5945.
  26. Matsunaga K., Kuwabara A. // Phys. Rev. B. 2007. V. 75. Art. No. 014102.
  27. Slepko A., Demkov A.A. // Phys. Rev. B. Cond. Matter Mater. Phys. 2011. V. 84. Art. No. 134108.
  28. Sadetskaya A.V., Bobrysheva N.P., Osmolowsky M.G. et al. // Mater. Charact. 2021. V. 173. Art. No. 110911.
  29. Bystrov V.S., Coutinho J., Bystrova A.V. et al. // J. Phys. D. Appl. Phys. 2015. V. 48. Art. No. 195302.
  30. Avakyan L.A., Paramonova E.V., Coutinho J. et al // J. Chem. Phys. 2018. V. 148. P. 154706.
  31. Bystrov V.S., Avakyan L.A., Paramonova E.V., Coutinho J. // J. Chem. Phys. C. 2019. V. 123. P. 4856.
  32. Bystrov V.S., Piccirillo C., Tobaldi D.M. et al. // Appl. Catal. B. Environ. 2016. V. 196. P. 100.
  33. Avakyan L., Paramonova E., Bystrov V. et al. // Nanomaterials. 2021. V. 11. P. 2978.
  34. Bystrov V.S., Paramonova E.V., Bystrova A.V. et al. // Ferroelectrics. 2022. V. 590. P. 41.
  35. Bulina N.V., Chaikina M.V., Andreev A.S. et al. // Eur. J. Inorg. Chem. 2014. V. 2014. P. 4810.
  36. Булина Н.В., Чайкина М.В., Просанов И.Ю. // Неорг. матер. 2018. Т. 54. № 8. С. 866; Bulina N. V., Chaikina M. V., Prosanov I. Y. // Inorg. Mater. 2018. V. 54. P. 820.
  37. Bulina N.V., Makarova S.V., Prosanov I.Y. et al. // J. Solid State Chem. 2020. V. 282. P. 121076.
  38. Bulina N.V., Avakyan L.A., Makarova S.V. et al. // Minerals. 2023. V. 13. P. 102.
  39. Perdew J.P., Burke K., Ernzerhof M. // Phys. Rev. Lett. 1996. V. 77. P. 3865.
  40. Krukau A.V., Vydrov O.A., Izmaylov A.F., Scuseria G.E. // J. Chem. Phys. 2006. V. 125. P. 224106.
  41. https://www.quantum-espresso.org/.
  42. Lala S., Ghosh M., Das P.K. et al. // Dalton Trans. 2015. V. 44. P. 20087.
  43. Котов Л.В., Северин П.А., Власов В.С., Миронов В.В. // Изв. РАН. Сер. физ. 2023. Т. 87. № 3. С. 422; Kotov L.N., Severin P.A., Vlasov V.S., Mironov V.V. // Bull. Russ. Acad. Sci. Phys. 2023. V. 87. No. 3. P. 367.
  44. Шуртакова Д.В. Природа примесных центров в синтетических фосфатах кальция по данным электронного парамагнитного резонанса. Дисс. … канд. физ.-мат. наук. Казань: Казанский (Приволжский) фед. ун-т, 2023. 122 с.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».