Щодо можливості використання нитчастих грибів у технології створення високопористих поверхонь на біосумісних речовинах
This work reports the possibility of using fungal mycelium to form the highly porous surfaces of biocompatible substances by the example of calcium acetate. The main aim of the work was the search of conditions for forming of porous structures from the volatile molecules of calcium acetate on micros...
Gespeichert in:
| Datum: | 2019 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Englisch |
| Veröffentlicht: |
Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine
2019
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://surfacezbir.com.ua/index.php/surface/article/view/660 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Surface |
| Завантажити файл: |  |
Institution
Surface| _version_ | 1869291819430313984 |
|---|---|
| author | Vorobets, M. O. Strebezhev, V. V. |
| author_facet | Vorobets, M. O. Strebezhev, V. V. |
| author_institution_txt_mv | [
{
"author": "M. O. Vorobets",
"institution": "Чернівецький національний университет імені Юрія Федьковича"
},
{
"author": "V. V. Strebezhev",
"institution": "Чернівецький національний университет імені Юрія Федьковича"
}
] |
| author_sort | Vorobets, M. O. |
| baseUrl_str | |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2019-04-18T08:53:59Z |
| description | This work reports the possibility of using fungal mycelium to form the highly porous surfaces of biocompatible substances by the example of calcium acetate. The main aim of the work was the search of conditions for forming of porous structures from the volatile molecules of calcium acetate on microscopic filaments of fungal mycelium and the study of the surfaces formed from calcium acetate. Highly porous surfaces were formed by the condensation of volatile calcium acetate molecules on the fungal mycelium during vegetative development under condition close to room temperature. Various conditions allow the mean pore size of the surface of calcium acetate to range from 25÷50 μm. Experiment shows that the using of the natural structure of fungal mycelium as the filamentous substratum for condensation of the solid highly porous formations of calcium acetate can change the porousness of our samples and vary the use of these biocompatible materials in different spheres. |
| doi_str_mv | 10.15407/Surface.2018.10.137 |
| first_indexed | 2025-07-22T19:34:48Z |
| format | Article |
| fulltext |
Поверхность. 2018. Вып. 10(25). С. 137–141 137
ФИЗИКО‐ХИМИЯ ПОВЕРХНОСТНЫХ ЯВЛЕНИЙ
UDC 544.723.21(635.67–035.26) doi: 10.15407/Surface.2018.10.137
THE POSSIBILITY OF USING FILAMENTOUS FUNGUS IN
THE TECHNOLOGY OF THE FORMATION OF HIGHLY
POROUS SURFACES ON BIOCOMPATIBLE SUBSTANCES
M.O. Vorobets, V.V. Strebezhev
Department of Physics of Semiconductor and Nanostructures,
Chernivtsi National University, 2 Kotsubynsky Str., Chernivtsi 58012, Ukraine
e-mail: maxver@i.ua
This work reports the possibility of using fungal mycelium to form the highly porous
surfaces of biocompatible substances by the example of calcium acetate. The main aim of the
work was the search of conditions for forming of porous structures from the volatile
molecules of calcium acetate on microscopic filaments of fungal mycelium and the study of
the surfaces formed from calcium acetate. Highly porous surfaces were formed by the
condensation of volatile calcium acetate molecules on the fungal mycelium during vegetative
development under condition close to room temperature. Various conditions allow the mean
pore size of the surface of calcium acetate to range from 25÷50 μm. Experiment shows that
the using of the natural structure of fungal mycelium as the filamentous substratum for
condensation of the solid highly porous formations of calcium acetate can change the
porousness of our samples and vary the use of these biocompatible materials in different
spheres.
Keywords: biocompatible substances, highly porous surfaces.
Introduction
Compounds based on biocompatible substances are promising materials for implants,
absorbers and microscopic materials in medicine. The highly porous formations of calcium
acetate are structures with good prospects for manufacture of bioceramics [1, 2]. Calcium
phosphate is one of the bioceramic materials which are used in treatment of bone tissues [3,
4]. Ca3(PO4)2 arises by heating of the calcium acetate samples by the vapor of phosphorus
oxide and keeps the capillary porous structure of the initial sample [5, 6]. Therefore, a search
of methods to change porosity is a very important task.
The fungal mycelium is an example of the natural micro- and nanostructure [7].
Hence, the employment of vegetative mycelium as microstructural substrate for synthesis of
highly dispersed systems is a very perspective proposition.
We report in this work the possible employment of fungal mycelium for highly porous
surface formations of biocompatible substances such as calcium acetate. The purpose of this
work was to investigate the surface formation of calcium acetate.
Experimental
The highly porous surface formations were created by condensation of the volatile
molecules of calcium acetate from atmosphere over its aqueous solution on mycelium of the
fungus Aspergillus in the process of vegetative development under near room temperature
conditions. Then the porous surfaces of calcium acetate were observed by optical microscope.
138
The aqueous solution of calcium acetate was created by interaction between calcium
carbonate and acetic acid according to following chemical equation:
CaCO3 + 2CH3COOH ═ (CH3COO)2Ca + H2O + CO2
Obtained aqueous solution of calcium acetate represent a fait sour taste with hydrogen ion
exponent pH=6. Due to the rest of calcium carbonate in aqueous solution there are plenty of
Ca2+ ions and the hydrogen ion exponent increases in range of 6<pH<8.
The aqueous solution of calcium acetate was placed in a glass vessel to one-fourth of
the volume. Glass plates with micelles of the fungus Aspergillus were placed in empty three-
fourths of the vessel above aqueous solution where air circulated freely. Air with the volatile
molecules of calcium acetate could circulate in the system. For the creation of temperature
conditions the vessel with solution was placed in a thermostat. There were conditions for
forming porous structures from the volatile molecules of calcium acetate on microscopic
filaments of fungal mycelium.
Obtained solid surfaces of calcium acetate have the dendritic capillary porous
structure. By changing the conditions of condensation of volatile molecules it is possible to
change the porosity of surfaces of calcium acetate. The capillary porous structure of the
samples permits the carrying out of absorption of anions of phosphorus acids by heating them
in the penetrative vapors of phosphorus oxide for manufacture of the porous surface
formations of bioceramics:
(CH3COO)2Ca + 2PO4 ═ 6CH3COO + Ca3O(PO4)2.
Result and discussion
In this paper, we report the result of the first researches of the highly porous surface
formations of calcium acetate on fungal mycelium. The porosity of surfaces of calcium
acetate was determined from its micrography (Fig. 1). From the observation it is follows that
the pores in the surfaces of calcium acetate were different sizes in the ranging from 1 to 100
μm (Fig. 2). Different temperature conditions open the possibility of changing of porousness
(Table). The mean size of the pores changes due to different temperature of condensation. In
particular, by the increasing of temperature from 296 to 300 K the mean size of the pores
increases from 42 to 50 μm. Since the rate of circulation of air does not significantly change
the growth of the average pore size associated with the acceleration of biological processes of
vegetative development of the fungal mycelium.
Surplus of ions of Ca2+ in aqueous solution was determined by the pH exponent. It
appears, that in default of surplus of ions of Ca2+ at pH=6, the mean size of the pores of
calcium acetate is permanent at all condensations times. At growth of the hydrogen ion
exponent to pH=8 there is the gradual diminishing of mean size of the pores on the surfaces
during time of condensation (Fig. 3). This change can be explained by the halt of vegetative
development of fungal mycelium, which conforms to information [7] in obedience to which
intensity of development of most fungi is maximal in a poorly sour environment at
pH=5.3÷6.8. This behavior opens the possibility of changing of the mean size of the pores in
the surface of calcium acetate in range 25÷50 μm and depend on time of condensation from
50 to 300 hours (Fig. 3).
139
Fig. 1. Image of the porous surface of calcium acetate at T=298 K (a) and the projection of
centres of the pores on the y-axis with means of the characteristic size of the pores in
the x-axis direction.
Table. Temperature dependence of the mean size of the pores
in the surfaces of calcium acetate
Temperature, K 296 297 298 399 300
The mean size
of the pores,
μm
42
43
45
48
50
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
0
5
10
15
20
25
nu
m
be
r
of
th
e
po
re
s
(%
)
the size of the pores (µm)
Fig. 2. Distribution of the size of the pores in the surface of calcium acetate at T=298 K.
Conclusions
Experiment shows that the using of the natural structure of fungal mycelium as the
filamentous substratum for condensation of the solid highly porous formations of calcium
acetate can change the porousness of our samples and vary the use of these biocompatible
materials in different spheres. Obtained solid surfaces of calcium acetate have the dendritic
capillary porous structure. By changing the conditions of condensation of volatile molecules it
is possible to change the porosity of surfaces of calcium acetate. The mean size of the pores
changes due to different temperature of condensation. The capillary porous structure of the
samples permits the carrying out of absorption of anions of phosphorus acids by heating them
in the penetrative vapors of phosphorus oxide for manufacture of the porous surface
formations of bioceramics.
140
50 100 150 200 250 300
0
10
20
30
40
50
60
th
e
m
ea
n
si
ze
o
f t
h
e
p
o
re
s
(
m
)
condensation time (h)
1
2
3
Fig. 3. The mean size of the pores in the surfaces of calcium acetate as dependent on
condensation time at T=298 K and different pH exponent in aqueous solution of
calcium acetate: 1 – pH=6; 2 – pH=7; 3 – pH=8.
References
1. Rivrak N., Tas A.C. Synthesis of calcium hydroxyapatite-tricalcium phosphate (HA-
TCP) composite bioceramic powders and their sintering behavior. J. Am. Ceram. Soc.
1998. 81(9): 2245.
2. Raynaud S., Champion E., Bemache-Assolant D., Thomas P. Calcium phosphate apatites
with variable Ca/P atomic ratio. Biomaterials. 2002. 23(1): 1065.
3. Boner H. Calcium orthophosphates in medicine. Injury. 2001. 10 (1): S114.
4. Hench L.L. Bioceramics: from concept to clinic. J. Amer. Ceram. Soc. 1991. 74(1): 1487.
5. Hench L.L. Bioceramics. Amer. Ceram. Soc. 1998. 81 (1): 1705.
6. Elliot J.C. Structure and Chemistry of the apatites and other calcium orthophosphates.
Elsevier. 1994. 18(1): 404.
7. Gapta S., Sharma K., Sharma R. Myconanotechnology and application of nanoparticles
in biology. Rec. Res. Sci. Technol. 2012. 4(8): 36.
REFERENCES
1. Rivrak N., Tas A.C. Synthesis of calcium hydroxyapatite-tricalcium phosphate (HA-
TCP) composite bioceramic powders and their sintering behavior. J. Am. Ceram. Soc.
1998. 81(9): 2245.
2. Raynaud S., Champion E., Bemache-Assolant D., Thomas P. Calcium phosphate
apatites with variable Ca/P atomic ratio. Biomaterials. 2002. 23(1): 1065.
3. Boner H. Calcium orthophosphates in medicine. Injury. 2001. 10(1): S114.
4. Hench L.L. Bioceramics: from concept to clinic. J. Am. Ceram. Soc. 1991. 74(1): 1487.
5. Hench L.L. Bioceramics. Am. Ceram. Soc. 1998. 81(1): 1705.
6. Elliot J.C. Structure and Chemistry of the apatites and other calcium orthophosphates.
Elsevier. 1994. 18(1): 404.
7. Gapta S., Sharma K., Sharma R. Myconanotechnology and application of nanoparticles
in biology. Rec. Res. Sci. Technol. 2012. 4(8): 36.
141
ЩОДО МОЖЛИВОСТІ ВИКОРИСТАННЯ НИТЧАСТИХ
ГРИБІВ У ТЕХНОЛОГІЇ СТВОРЕННЯ
ВИСОКОПОРИСТИХ ПОВЕРХОНЬ НА БІОСУМІСНИХ
РЕЧОВИНАХ
М.О. Воробець, В.В. Стрєбєжєв
Кафедра фізики напівпровідників і наноструктур,
Чернівецький національний университет імені Юрія Федьковича,
вул. Коцюбинського, 2, Чернівці 58012, Україна, maxver@i.ua
У даній роботі повідомляється про можливість використання міцелію грибів
для формування високопористих поверхонь біосумісних речовин на прикладі ацетату
кальцію. Головною метою роботи був пошук умов формування пористих структур з
летких молекул ацетату кальцію на мікроскопічних нитках грибного міцелію та
дослідження поверхонь, утворених з ацетату кальцію. Високопористі поверхні
формувалися конденсацією летких молекул ацетату кальцію на міцелії грибів у процесі
вегетативного розвитку при близьких до кімнатної температури умовах. Різні умови
дозволяють змінювати середній розмір пор поверхні ацетату кальцію в діапазоні
25÷50 мкм. Експеримент показую, що використання природної структури грибного
міцелію як волокнистої основи для конденсації твердих високопористих утворень
ацетату кальцію може змінювати пористість наших зразків та урізноманітнити
використання біосумісних матеріалів у різних сферах.
Ключові слова: біосумісні речовини, високопористі поверхні
О ВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ НИТЧАТЫХ
ГРИБОВ В ТЕХНОЛОГИИ ФОРМИРОВАНИЯ
ВЫСОКОПОРИСТЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ НА
БИОСОВМЕСТИМЫХ ВЕЩЕСТВАХ
М.О. Воробец, В.В. Стребежев
Кафедра физики полупроводников и наноструктур,
Черновицкий национальный университет имени Юрия Федьковича,
ул. Коцюбинского, 2, Черновцы 58012, Украина, maxver@i.ua
В данной работе сообщается о возможности использования мицелия грибов для
формирования высокопористых поверхностей биосовместимых веществ на примере ацетата
кальция. Главной целью работы был поиск условий формирования пористых структур из
летучих молекул ацетата кальция на микроскопических нитках грибного мицелия и
исследование поверхностей, образованных из ацетата кальция. Высокопористые поверхности
формировались конденсацией летучих молекул ацетата кальция на мицелии грибов в процессе
вегетативного развития при близких к комнатной температуре условиях. Разные условия
позволяют изменять средний размер пор поверхности ацетата кальция в диапазоне 25÷50
мкм. Эксперимент показывает, что использование природной структуры грибного мицелия
как волокнистой основы для конденсации твёрдых высокопористых образований ацетата
кальция может изменять пористость наших образцов и варьировать использование
биосовместимых материалов в разных сферах.
Ключевые слова: биосовместимые вещества, высокопористые поверхности
|
| id | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-660 |
| institution | Surface |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | English |
| last_indexed | 2026-03-12T17:16:44Z |
| publishDate | 2019 |
| publisher | Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| resource_txt_mv | surfacezbircomua/f1/10887842a0a6f9dd0a0f6efaf3c881f1.pdf |
| spelling | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-6602019-04-18T08:53:59Z The possibility of using filamentous fungus in the technology of the formation of highly porous surfaces on biocompatible substances О возможности использования нитчатых грибов в технологии формирования высокопористых поверхностей на биосовместимых веществах Щодо можливості використання нитчастих грибів у технології створення високопористих поверхонь на біосумісних речовинах Vorobets, M. O. Strebezhev, V. V. biocompatible substances highly porous surfaces биосовместимые вещества высокопористые поверхности біосумісні речовини високопористі поверхні This work reports the possibility of using fungal mycelium to form the highly porous surfaces of biocompatible substances by the example of calcium acetate. The main aim of the work was the search of conditions for forming of porous structures from the volatile molecules of calcium acetate on microscopic filaments of fungal mycelium and the study of the surfaces formed from calcium acetate. Highly porous surfaces were formed by the condensation of volatile calcium acetate molecules on the fungal mycelium during vegetative development under condition close to room temperature. Various conditions allow the mean pore size of the surface of calcium acetate to range from 25÷50 μm. Experiment shows that the using of the natural structure of fungal mycelium as the filamentous substratum for condensation of the solid highly porous formations of calcium acetate can change the porousness of our samples and vary the use of these biocompatible materials in different spheres. В данной работе сообщается о возможности использования мицелия грибов для формирования высокопористых поверхностей биосовместимых веществ на примере ацетата кальция. Главной целью работы был поиск условий формирования пористых структур из летучих молекул ацетата кальция на микроскопических нитках грибного мицелия и исследование поверхностей, образованных из ацетата кальция. Высокопористые поверхности формировались конденсацией летучих молекул ацетата кальция на мицелии грибов в процессе вегетативного развития при близких к комнатной температуре условиях. Разные условия позволяют изменять средний размер пор поверхности ацетата кальция в диапазоне 25÷50 мкм. Эксперимент показывает, что использование природной структуры грибного мицелия как волокнистой основы для конденсации твёрдых высокопористых образований ацетата кальция может изменять пористость наших образцов и варьировать использование биосовместимых материалов в разных сферах. У даній роботі повідомляється про можливість використання міцелію грибів для формування високопористих поверхонь біосумісних речовин на прикладі ацетату кальцію. Головною метою роботи був пошук умов формування пористих структур з летких молекул ацетату кальцію на мікроскопічних нитках грибного міцелію та дослідження поверхонь, утворених з ацетату кальцію. Високопористі поверхні формувалися конденсацією летких молекул ацетату кальцію на міцелії грибів у процесі вегетативного розвитку при близьких до кімнатної температури умовах. Різні умови дозволяють змінювати середній розмір пор поверхні ацетату кальцію в діапазоні 25÷50 мкм. Експеримент показую, що використання природної структури грибного міцелію як волокнистої основи для конденсації твердих високопористих утворень ацетату кальцію може змінювати пористість наших зразків та урізноманітнити використання біосумісних матеріалів у різних сферах. Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine 2019-01-13 Article Article application/pdf https://surfacezbir.com.ua/index.php/surface/article/view/660 10.15407/Surface.2018.10.137 Surface; No. 10(25) (2018): Surface; 137-141 Поверхность; № 10(25) (2018): Поверхность; 137-141 Поверхня; № 10(25) (2018): Поверхня; 137-141 3154-8091 3154-8083 10.15407/Surface.2018.10 en https://surfacezbir.com.ua/index.php/surface/article/view/660/665 Авторське право (c) 2018 M.O. Vorobets, V.V. Strebezhev |
| spellingShingle | біосумісні речовини високопористі поверхні Vorobets, M. O. Strebezhev, V. V. Щодо можливості використання нитчастих грибів у технології створення високопористих поверхонь на біосумісних речовинах |
| title | Щодо можливості використання нитчастих грибів у технології створення високопористих поверхонь на біосумісних речовинах |
| title_alt | The possibility of using filamentous fungus in the technology of the formation of highly porous surfaces on biocompatible substances О возможности использования нитчатых грибов в технологии формирования высокопористых поверхностей на биосовместимых веществах |
| title_full | Щодо можливості використання нитчастих грибів у технології створення високопористих поверхонь на біосумісних речовинах |
| title_fullStr | Щодо можливості використання нитчастих грибів у технології створення високопористих поверхонь на біосумісних речовинах |
| title_full_unstemmed | Щодо можливості використання нитчастих грибів у технології створення високопористих поверхонь на біосумісних речовинах |
| title_short | Щодо можливості використання нитчастих грибів у технології створення високопористих поверхонь на біосумісних речовинах |
| title_sort | щодо можливості використання нитчастих грибів у технології створення високопористих поверхонь на біосумісних речовинах |
| topic | біосумісні речовини високопористі поверхні |
| topic_facet | biocompatible substances highly porous surfaces биосовместимые вещества высокопористые поверхности біосумісні речовини високопористі поверхні |
| url | https://surfacezbir.com.ua/index.php/surface/article/view/660 |
| work_keys_str_mv | AT vorobetsmo thepossibilityofusingfilamentousfungusinthetechnologyoftheformationofhighlyporoussurfacesonbiocompatiblesubstances AT strebezhevvv thepossibilityofusingfilamentousfungusinthetechnologyoftheformationofhighlyporoussurfacesonbiocompatiblesubstances AT vorobetsmo ovozmožnostiispolʹzovaniânitčatyhgribovvtehnologiiformirovaniâvysokoporistyhpoverhnostejnabiosovmestimyhveŝestvah AT strebezhevvv ovozmožnostiispolʹzovaniânitčatyhgribovvtehnologiiformirovaniâvysokoporistyhpoverhnostejnabiosovmestimyhveŝestvah AT vorobetsmo ŝodomožlivostívikoristannânitčastihgribívutehnologíístvorennâvisokoporistihpoverhonʹnabíosumísnihrečovinah AT strebezhevvv ŝodomožlivostívikoristannânitčastihgribívutehnologíístvorennâvisokoporistihpoverhonʹnabíosumísnihrečovinah AT vorobetsmo possibilityofusingfilamentousfungusinthetechnologyoftheformationofhighlyporoussurfacesonbiocompatiblesubstances AT strebezhevvv possibilityofusingfilamentousfungusinthetechnologyoftheformationofhighlyporoussurfacesonbiocompatiblesubstances |