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CAP-TO - Ricerche cristallo-chimiche e strutturali su volume e superfici di carbonato-apatiti e sulla transizione stato amorfo- stato cristallino.

CAP-TO - Crystal-chemical and structural investigations on the bulk and surfaces of carbonated-apatites along with amorphous-nanocrystal transition.

Tipologia
Ministeriali
Programma di ricerca
PRIN 2010-2011
Ente finanziatore
MIUR
Budget
53228 €
Periodo
01/02/2013 - 31/01/2016
Responsabile
Fernando Camara Artigas

Partecipanti al progetto

Descrizione del progetto

CAP-TO - Ricerche cristallo-chimiche e strutturali su volume e superfici di carbonato-apatiti e sulla transizione stato amorfo- stato cristallino.


Il progetto è rivolto ad identificare i meccanismi di transizione da idrossiapatite (HAP) a carbonato-apatite (CAP), al fine di migliorarne la qualità come biomaterialeper l'impiego nelle ricostruzione di ossa e denti. La ricerca si articola in tre stadi:

1) Cristallizzazione. HAP e CAP sono ottenute a T, P e composizione della soluzione controllate, in modo diverso rispetto allo Stato dell'Arte.

2) Caratterizzazione. La cinetica di transizione amorfo-cristallo è seguita in luce di Sincrotrone; i dati strutturali vengono ottenuti sia in XRPD che da cristallo singolo, insieme alle informazioni complementari dal TEM e dagli spettri IR e Raman (di volume e di superficie). I dati su aggregazione e morfologia cristallina provengono dal SEM e dalle immagini AFM.

3) Interpretazione. Vengono studiati i processi interfacciali che controllano la cinetica di crescita in soluzione trattando, in modo particolare:

   a) percorsi di cristallizzazione durante le reazioni tra minerali;

   b) analisi dei dati necessari a calcolare gli end-members delle soluzioni solide;

   c) la morfologia cristallina;

   d) fenomeni d'interfaccia come i geminati di crescita e l'epitassia.

Questo viene fatto attraverso il calcolo di alcune grandezze, sia per confrontarle con quelle sperimentali o per poterne disporre qualora non siano accessibili sperimentalmente. Sono usati metodi semi-empirici e “ab initio”:

  i)- per identificare strutture difettive dovute alla sostituzione reticolare di gruppi fosfato e ossidrile da parte dello ione carbonato;

  ii) - per calcolare energie superficiali e di “attachment” per le forme {hkl} di HAP e CAP, al fine di prevedere la morfologia di equilibrio e di crescita di tali fasi e di conoscere la struttura superficiale delle interfacce più stabili che giocano un ruolo strategico nelle trasformazioni di fase.

  iii) Interpretazione della transizione HAP-CAP, alla luce delle teorie delle crescita cristallina e del calcolo delle proprietà di volume e di superficie delle fasi cristalline e delle loro interfacce 

 

Risultati e pubblicazioni

Aquilano D., Bruno M., Rubbo M., Pastero L. and Massaro F. R. (2015) Twin laws and energy in monoclinic hydroxyapatite Ca5(OH)(PO4)3. Crystal Growth & Design,15(1), 411-418.   http://dx.doi.org/10.1021/cg501490e 

Aquilano D., Bruno M., Rubbo M., Massaro F. R., Pastero L. (2014) Low symmetry polymorph of hydroxyapatite. Theoretical equilibrium morphology of the monoclinic Ca5(OH)(PO4)3. Crystal Growth & Design, 14(6), 1528-7483. http://dx.doi.org/10.1021/cg5001478

Pastero, L., Cámara, F., Bruno, M., Rubbo, M., and Aquilano, D. (2014) Theoretical Equilibrium Morphology and Twin Energy of Monoclinic Hydroxyapatite. 23rd Congress and General Assembly of the IUCr. 5-12 August 2014, Montreal, Québec, Canada. Acta Cryst. (2014), A70, C1115 

Pastero, L., Aquilano, D., Cámara, F. (2014) Synthesis of microcrystalline hydroxylapatite and influence of the growth kinetics on the crystal growth morphology. Congresso SGI-SIMP 2014, Milano 10-12 September 2014. Rend. Online Soc. Geol. It., Suppl. n. 1 al Vol. 31, p. 227

Curetti N., Cámara F., Benna P., Ferraris C. (2014) High pressure behavior of natural fluorapatite and carbonate-fluorapatite. RENDICONTI ONLINE DELLA SOCIETÀ GEOLOGICA ITALIANA, 31, 287 (http://www.socgeol.it/318/rendiconti_online.html)

Cámara F., Curetti N., Benna P., Ferraris C. (2014) The effect of carbonate solid solution on the elasticity of natural fluorapatites. 21st General Meeting of the International Mineralogical Association IMA. Gauten, South Africa. 1-5 September 2014. pp 37 (http://www.ima2014.co.za)

 

Sintesi di carboidrossiapatite

 

 

Ultimo aggiornamento: 07/05/2015 12:13
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