بررسي سينتيك انحلال كلسيم فسفات‌هاي كربناتي بي‌شكل در محيط شبيه‌سازي شده استيوكلاستي

بررسي سينتيك انحلال كلسيم فسفات‌هاي كربناتي بي‌شكل در محيط شبيه‌سازي شده استيوكلاستي

در اين مقاله سينتيك انحلال سيمان‌ها و همچنين كلسيم فسفات‌هاي بي‌شكل در محيط اسيدي استيوكلاستي بر اساس مدل هسته و يا ذره كوچك شونده با درنظرگرفتن واكنش‌هاي مذاب- جامد به بحث گذاشته شده است. بر اساس اين مدل سه مرحله نفوذ تركيب شونده A از ميان فيلم احاطه كننده، واكنش شيميايي A با جامد در سطح واكنش و يا نفوذ از ميان لايه محصول تشكيل شده روي سطح جامد مي‌توانند كنترل كننده سرعت واكنش باشند. در سيستم موردنظر، دو حالت به بحث گذاشته شده است: 1- مدل هسته كوچك شونده (لايه محصول تشكيل شود) 2- مدل ذره كوچك شونده (لايه محصول تشكيل نشود) از داده‌هاي عملي به دست آمده براي تحليل مدل‌ها و سازوكارهاي مطرح استفاده شد. بررسي‌ها نشان داد كه در اثر انحلال كلسيم فسفات‌هاي آپاتيتي، مقادير زيادي كلسيم در همان لحظات اوليه وارد محلول مي‌شود. حضور كلسيم در محلول سبب مي‌شود تا در مراحل اوليه انحلال، فيلم تشكيل شده روي ذرات حاوي كلسيم در مقادير زياد باشد. در صورت حضور كربنات در تركيب ماده، به دليل ورود كربنات به محلول امكان تشكيل كمپلكس كلسيم- كربنات وجود خواهد داشت. در نتيجه ميزان غلظت اشباع كلسيم به صورت چشمگيري كاهش مي‌يابد. در مواد كريستالين در دوره‌هاي زماني اوليه، كلسيم وارد شده به محلول در اثر انحلال نمونه در مقايسه با مواد بي‌شكل كمتر است در نتيجه طول دوره زماني اوليه در اين گونه مواد تا اندازه‌اي كوتاه‌تر از مواد بي‌شكل فاقد كربنات (مثل H1T) است. بر اين اساس پيش‌بيني شده است كه رفتار سيمان‌ها كه يك نوع ماده نسبتاً بلورين اما حاوي كربنات هستند؛ مابين تركيبات بلورين فاقد كربنات و انواع بي‌شكل كربناتي باشد. نتايج حاصل نشان داد كه سينتيك انحلال سيمان‌هاي توسعه يافته و همچنين كلسيم فسفات‌هاي بي‌شكل در محيط اسيدي استيوكلاستي از دو مدل ذره كوچك شونده (در زمان‌هاي ابتدايي) و مدل هسته كوچك شونده پيروي مي‌كند هر چند كه مرحله تعيين كننده سرعت، نفوذ از لايه محصول است. لايه محصول مي‌تواند يك نوع كلسيم فسفات بي‌شكل مقاوم در برابر اسيد و/ يا DCPD باشد.

In this paper, dissolution kinetics of Amorphous Calcium Phosphate as well as cements in the Simulated Osteoclastic Medium (SOM) was evaluated based on the Shrinking Core models considering the liquidsolid reactions. Based on this model, three steps may be considered as controlling steps in the system: diffusion of component A through the surrounding films, reaction of component A with solid on the surface and diffusion through the interface. Two cases were considered here: 1. Shrinking Core model with formation of the intermediate phase 2. Shrinking Core model without formation of the intermediate phase Then, experimental data were used for the evaluation of the controlling steps and its mechanism(s). The results showed that enough amounts of calcium were entered into the solution in the initial stage of the process. This in turn causes to form a film on the particles, and the potential of calcium carbonate complex, resulted in the reduction of calcium saturation in the system. The amounts of entered calcium into the solution were higher in the amorphous system. In other words, a longer time is required in the crystalline system for more entrance of calcium into the solution (as in the sample H1T). Based on these observations, it was concluded that the approximately crystalline cements with carbonate falls between the crystalline cements without carbonate and amorphous system (The amounts of entered calcium into the solution). Dissolution rate of ACCPs in the Simulated Osteoclastic Medium (SOM) was dependent on the contents of carbonate and remaining water. Dissolution behavior in the SOM showed that the behavior of ACCP (high carbonate)–DCPD–PHA–Gelatin system was comparable to the ACCP (low carbonate)-DCPD. The presence of PHA and gelatin in cement system decreased the dissolution rate. The dissolution kinetics of the cements and ACCPs in the SOM was likely controlled by the formation of an acid-resisting ACP and/or DCPD as product layer.