Учёные нашли способ делать костные имплантаты видимыми для диагностики
Исследователи из Калифорнийского университета в Сан-Диего нашли способ лучше понять и стабилизировать гидроксиапатит — минерал, из которого в основном состоят зубы и кости. Добавление крошечных количеств европия, редкоземельного элемента, имитирующего кальций, делает материал перспективным для медицинской визуализации. Гидроксиапатит уже широко применяется в медицинских материалах для укрепления зубов и костей, поскольку он естественным образом встречается в костной ткани. Об этом сообщает портал Phys.org.
В новой работе европий добавили ради его светоизлучающих свойств: светящийся гидроксиапатит может позволить отслеживать имплантированные материалы или каркасы для регенерации кости без инвазивных процедур. Команду возглавила профессор Университета Калифорнии в Сан-Диего Оливия Грейв. Учёные использовали компьютерное моделирование на суперкомпьютере Expanse в Центре суперкомпьютеров Сан-Диего при Школе науки о данных и вычислений Halıcıoğlu, с выделением ресурсов по программе ACCESS Национального научного фонда США.
Расчёты показали, что гидроксиапатит становится более стабильным, когда определённые гидроксильные группы теряют протон и превращаются в оксид-ионы. Это изменение помогает сбалансировать дополнительный заряд европия и позволяет ему занимать кальциевые позиции, лучше поддерживающие структуру минерала. По словам Грейв, результаты, опубликованные в Journal of Solid State Chemistry, помогают создавать более предсказуемые костеподобные материалы для будущих биомедицинских инструментов визуализации.
Поскольку результаты моделирования совпали с экспериментальными наблюдениями, исследователи получили больше уверенности в том, что компьютерная модель отражает реальное поведение материала. Работа: J. Arturo García-Cortés и соавторы, Charge compensation, structural response, and dopant distribution in Eu3+-doped hydroxyapatite: A density functional theory study, Journal of Solid State Chemistry (2026), DOI: 10.1016/j.jssc.2026.125894.
