EFFECT OF MONOHYDRIC ALCOHOLS ON THE COMPOSITION AND SIZE OF NANOPARTICLES OF BIOCOMPATIBLE CALCIUM PHOSPHATES AND POLYMER COMPOSITES BASED ON THEM
The features of calcium phosphate synthesis with an apatite structure from aqueous–alcoholic solutions were established. The phase composition and structure of the synthesized samples were confirmed by scanning electron microscopy, infrared spectroscopy, and X-ray diffraction analysis. The effect o...
Збережено в:
| Дата: | 2026 |
|---|---|
| Автори: | , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Англійська |
| Опубліковано: |
V.I.Vernadsky Institute of General and Inorganic Chemistry
2026
|
| Онлайн доступ: | https://ucj.org.ua/index.php/journal/article/view/770 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Ukrainian Chemistry Journal |
| Завантажити файл: |  |
Репозитарії
Ukrainian Chemistry Journal| _version_ | 1871466207298715648 |
|---|---|
| author | Prokhatska, A.V. Naumova, D.D. |
| author_facet | Prokhatska, A.V. Naumova, D.D. |
| author_institution_txt_mv | [
{
"author": "A.V. Prokhatska",
"institution": "Skvyra Academic Lyceum of the Skvyra City Council, Bila Tserkva District, Kyiv Region, Bila Tserkva District, Kyiv Region, 63 Nezalezhnosti Street, Skvyra, Kyiv Region, Ukraine"
},
{
"author": "D.D. Naumova",
"institution": "Taras Shevchenko National University of Kyiv, 64\/13 Volodymyrska st., 01601 Kyiv, Ukraine"
}
] |
| author_sort | Prokhatska, A.V. |
| baseUrl_str | https://ucj.org.ua/index.php/journal/oai |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2026-07-22T08:23:57Z |
| description | The features of calcium phosphate synthesis with an apatite structure from aqueous–alcoholic solutions were established. The phase composition and structure of the synthesized samples were confirmed by scanning electron microscopy, infrared spectroscopy, and X-ray diffraction analysis. The effect of the molar mass of monohydric alcohols on the morphology and size of apatite nanoparticles was systematically investigated. It was shown that an increase in the molar mass of the alcohol leads to particle growth, with the average size increasing from approximately 30 nm in a methanol medium to about 170 nm in an isoamyl alcohol solution, which is attributed to changes in polarity, viscosity, and nucleation conditions.
Europium(III)-doped hydroxyapatite was synthesized via coprecipitation, ensuring the incorporation of Eu3+ ions into the apatite lattice without significant structural distortion. The apatite exhibited intense red emission with a maximum at ~613 nm corresponding to the 5D0 → 7F2 transition of Eu3+ ions, indicating a low-symmetry local environment. Additional emission bands at ~595 nm (5D0 → 7F1) and ~740 nm (5D0 → 7F4) were also observed.
For the first time, polymer composite films based on polymethyl methacrylate filled with europium(III)-doped hydroxyapatite were prepared by the solution casting method. The resulting films retained the characteristic luminescent properties of the filler, demonstrating that the polymer matrix does not induce quenching of Eu3+ emission. The proposed approach enables the formation of homogeneous and optically transparent composite films with filler contents of up to 10 wt. %. The composite retained the characteristic luminescent properties of the inorganic filler, demonstrating the absence of significant quenching effects from the polymer matrix. The developed approach opens new opportunities for the fabrication of functional hybrid materials with controlled optical properties, which are promising for applications in biomedical imaging, sensing, and advanced photonic devices. |
| doi_str_mv | 10.33609/2708-129X.92.3.2026.3-17 |
| first_indexed | 2026-05-02T01:00:17Z |
| format | Article |
| fulltext |
3
УДК 546.(776 + 881.5) doi: 10.33609/2708-129X.92.3.2026.3-17
ВПЛИВ ОДНОАТОМНИХ СПИРТІВ НА СКЛАД ТА РОЗМІР
НАНОЧАСТОЧОК БІОСУМІСНИХ ФОСФАТІВ КАЛЬЦІЮ
ТА ПОЛІМЕРНІ КОМПОЗИТИ НА ЇХНІЙ ОСНОВІ
А. В. Прохацька1 https://orcid.org/0009-0004-2167-7974
Д. Д. Наумова2 https://orcid.org/0000-0001-5645-3306
1 Сквирський академічний ліцей Сквирської міської ради
Білоцерківського району Київської області,
вул. Незалежності, буд. 63, Київська обл., м. Сквира, Україна
2 Київський національний університет імені Тараса Шевченка,
вул. Володимирська, 64/13, Київ 01601, Україна
e-mail: anutaprohatska@gmail.com
У роботі встановлено особливості одержання кальцій фосфатів зі структурою апа-
титу з водно-спиртових розчинів у процесі співосадження. Фазовий склад і структуру
синтезованих зразків підтверджено методами сканувальної електронної мікроскопії,
ІЧ-спектроскопії та рентгенофазового аналізу порошку. Вперше досліджено вплив мо-
лярної маси моноатомного спирту на морфологію та розміри наночастинок апатиту.
Показано, що зі збільшенням молярної маси спирту середній розмір частинок зростає
від близько 30 нм у середовищі метанолу до 170 нм у розчині ізоамілового спирту.
Методом лиття з розчину вперше отримано полімерні композитні плівки на основі
поліметилметакрилату з наповнювачем у вигляді гідроксиапатиту, легованого йонами
європію(III). Синтезовані плівки характеризуються інтенсивною червоною люмінес-
ценцією: при збудженні ультрафіолетовим випромінюванням (λ = 395 нм) спостеріга-
ється максимум емісії при 613 нм, що відповідає електронному переходу 5D0 → 7F2 в іоні
Eu3+. Запропонований підхід забезпечує формування однорідних і оптично прозорих
композитних плівок за вмісту наповнювача до 10 мас. %.
Ключові слова: апатит, фосфат, СЕМ, співосадження, одноатомний спирт, нано
частинки, композитні плівки, люмінесценція.
ВСТУП. Новітні технології створення
штучних кісток і біоімплантів є однією з
ключових галузей сучасного матеріало
знавства, що поєднує досягнення хімічної,
біологічної та інженерної наук. На сьогодні
дослідження, спрямовані на розроблення
замінників кісткової тканини, зосередже-
но переважно на трьох фундаментальних
напрямах: а) модифікації складу фосфатів
кальцію з метою керованого впливу на їхні
механічні, біологічні та кристалохімічні
властивості [1]; б) імплементації апатитів у
4 ISSN 2708-129X. Укр. хім. журн., 2026
ВПЛИВ ОДНОАТОМНИХ СПИРТІВ НА СКЛАД ТА РОЗМІР НАНОЧАСТОЧОК БІОСУМІСНИХ ФОСФАТІВ КАЛЬЦІЮ
ТА ПОЛІМЕРНІ КОМПОЗИТИ НА ЇХНІЙ ОСНОВІНЕОРГАНІЧНА ХІМІЯ
полімерні матриці [2]; в) створенні багато-
компонентних систем із біоактивними на-
ночастинками [3].
Кісткову тканину за своїм мінеральним
складом представлено переважно сполу-
ками кальцію з фосфатними аніонами. До
основних неорганічних компонентів кісток
належать апатит складу Ca10(PO4)6(OH)2,
аморфний фосфат кальцію загальної фор-
мули Ca3(PO4)2·nH2O, а також α- та β-моди-
фікації трикальцій фосфату Ca3(PO4)2 [4].
Зазначені сполуки відіграють визначальну
роль у процесах біомінералізації, які забез-
печують формування та відновлення кіст-
кової тканини шляхом контрольованого на-
копичення іонів кальцію та фосфатних груп.
Висока біосумісність фосфатів кальцію зу-
мовлює можливість їхнього ефективного
використання в біологічному середовищі
без порушення фізіологічних процесів.
Ключовим завданням тканинної інже-
нерії є створення тривимірних пористих
конструкцій, до складу яких входять по-
лімерна матриця та біоактивний напов-
нювач, що здатні відтворювати структуру
позаклітинного матриксу та забезпечувати
необхідні механічні й біологічні характери-
стики. Такі матеріали повинні поєднувати
біосумісність, контрольовану біодеграда-
цію, достатню механічну міцність, опти-
мальну пористість і ефективну інтеграцію з
кістковою тканиною [5]. Водночас класичні
технології одержання пористих каркасів,
попри можливість формування матеріалів
із високим ступенем пористості, характе-
ризуються обмеженими можливостями
керування внутрішньою архітектурою та
складністю відтворення стабільних взає-
мопов’язаних пористих мереж, необхідних
для адгезії, проліферації та міграції клітин,
транспорту поживних речовин і видалення
метаболітів.
Для композитів на основі синтетичного
гідроксиапатиту додатково висуваються
вимоги щодо біодеградації та пористості.
Подальшу поведінку біоматеріалу після
імплантації в організм людини можна реа
лізовувати за кількома сценаріями. У разі
використання пористих біорезорбційних
матеріалів після проростання та дозріван-
ня кісткової тканини відбувається їхня
поступова деградація, при цьому матеріал
виконує функцію джерела мікроелементів,
залучених у процеси мінералізації ново
утвореної кістки. Значних успіхів у розро-
бленні полімерних композитів на основі
полісахаридів як матриць і гідроксиапа-
титу як наповнювача досягнуто в роботах
учених Сумського державного універси-
тету у співавторстві з Л. Суходубом [6].
У 2024 році опубліковано монографію, при-
свячену композитам на основі природних
полімерів: хітозану, желатину та альгінату
[6]. У більшості випадків одержання ком-
позиційних матеріалів передбачає пресу-
вання сумішей порошків полімерів із нано-
частинками фосфатів кальцію [3] з подаль-
шим дослідженням їхніх фізико-хімічних
властивостей. Для багатокомпонентних по-
лімерних композитів також застосовували
методики, що ґрунтуються на змішуванні
солі карбоксиметилцелюлози з полівініло-
вим спиртом, а як наповнювач використо-
вували синтетичний гідроксиапатит та ар-
муючу добавку ZrO2[7].
Встановлено, що синтез гідроксиапатиту
за присутності катіонів цинку та альгінату
натрію суттєво впливає на розмір криста-
літів, зумовлюючи зростання середнього
розміру частинок від 30 до 150 нм [8]. Ана-
5https://ucj.org.ua
А. В. Прохацька, Д. Д. Наумова УХЖ № 3 / ТОМ 92
ліз літературних даних свідчить, що пере-
важну більшість публікацій присвячено
біомедичному застосуванню гідроксиапа-
титу як у вигляді індивідуальної високо-
дисперсної фази, так і в складі композит-
них матеріалів. Водночас маємо обмежену
кількість робіт, у яких розглянуто введення
рідкісноземельних елементів до структури
апатитів [9–10].
Серед люмінесцентних композитів слід
відзначити роботу [11], у якій досліджено
гідроксиапатит, легований йонами євро-
пію(III) у полімерній матриці. Нанодроти
HAp:Eu3+ було синтезовано гідротермаль-
ним методом за присутності фторид-іонів,
при цьому стабілізацію здійснювали за до-
помогою олеїнової кислоти. Отримані сіт-
часті пористі структури продемонстрували
високу біологічну активність: результати
досліджень активності лужної фосфатази,
формування мінералізованих вузликів, а
також експресії білків і генів, асоційованих
із кістковою тканиною, свідчать про вира-
жену здатність таких каркасів індукувати
остеогенез. Крім цього, легування йонами
Eu3+ забезпечує можливість люмінесцент-
ної візуалізації взаємного розташування
клітин і каркасів. В умовах in vivo об’єм
відновлення кісткових дефектів у зразках
із чистими апатитними каркасами пере-
вищує відповідні показники контрольної
групи та композитів без європію. Інтенсив-
ність і площу люмінесцентного сигналу в
зоні дефекту можна використовувати для
моніторингу ефективності репарації кіст-
кової тканини [10–11].
Таким чином, наявні літературні дані
переконливо підтверджують виняткові
люмінесцентні властивості гідроксиапа-
титу, легованого йонами європію(III), при
цьому інтенсивність люмінесценції істотно
залежить від хімічного оточення, зокрема
присутності олеїнової кислоти [11]. Вод-
ночас у літературі відсутні систематичні
дослідження, присвячені створенню лю-
мінесцентних композитів на основі полі
метилметакрилату та апатитів, легованих
рідкісноземельними елементами.
Метою роботи є встановлення впливу
молярної маси моноатомних спиртів на
розмір та морфологію наночастинок каль-
цій фосфатів апатитного типу, а також роз-
роблення методики отримання оптично
прозорих композитних плівок на основі
ПММА з люмінесцентним наповнюва-
чем HAp:Eu3+ та визначення оптимального
співвідношення полімер/наповнювача для
такого композиту.
Для дослідження впливу реакційного се-
редовища на процес формування кальцій
фосфатів апатитного типу було обрано низ-
ку моноатомних спиртів (метанол, етанол,
пропанол, бутанол, ізоаміловий спирт), які
відрізняються молярною масою, довжиною
вуглеводневого ланцюга та фізико-хімічни-
ми властивостями (полярністю, в’язкістю,
діелектричною проникністю). Такий вибір
дозволяє простежити закономірності впли-
ву поступової зміни полярності середовища
та стеричних факторів на процеси нуклеації
та росту кристалів. Перехід від метанолу до
ізоамілового спирту забезпечує розшире-
ний інтервал зміни властивостей розчин-
ника, що дає можливість встановити коре-
ляцію між характеристиками середовища та
морфологією і розмірами наночастинок.
Концентрацію йонів Eu3+ на рівні 1 мол. %
обрано як компроміс між забезпеченням
достатньої інтенсивності люмінесценції
та збереженням кристалічної структури
6 ISSN 2708-129X. Укр. хім. журн., 2026
ВПЛИВ ОДНОАТОМНИХ СПИРТІВ НА СКЛАД ТА РОЗМІР НАНОЧАСТОЧОК БІОСУМІСНИХ ФОСФАТІВ КАЛЬЦІЮ
ТА ПОЛІМЕРНІ КОМПОЗИТИ НА ЇХНІЙ ОСНОВІНЕОРГАНІЧНА ХІМІЯ
гідроксиапатиту. Відомо [11], що за низь-
ких концентрацій рідкісноземельних йо-
нів зберігається ізоморфне заміщення Ca2+
без суттєвого спотворення кристалічної
ґратки, тоді як підвищення вмісту легую-
чої домішки може призводити до утворен-
ня дефектів, фазових домішок та явища
концентраційного гасіння люмінесценції.
Таким чином, обрана концентрація 1 мол. %
є типовою для люмінесцентних матеріалів
на основі апатитів і забезпечує оптималь-
не поєднання структурної стабільності та
ефективних оптичних властивостей.
Завдання роботи:
1. Дослідити вплив молярної маси моно
атомних спиртів на умови синтезу, мор-
фологію та розміри наночастинок каль-
цій фосфатів апатитного типу, отрима-
них методом співосадження.
2. Розробити методику синтезу гідрокси
апатиту, легованого йонами Eu3+, та до-
слідити його структурні й морфологічні
характеристики.
3. Розробити підхід до одержання компо-
зитних плівок на основі поліметилме-
такрилату з використанням Eu3+-лего-
ваного гідроксиапатиту методом лиття з
розчину.
4. Встановити вплив вмісту неорганічного
наповнювача на морфологію, однорід-
ність і ступінь агрегації частинок у полі-
мерній матриці.
5. Дослідити люмінесцентні властивості
синтезованого гідроксиапатиту та отри-
маних композитних плівок.
6. Визначити оптимальне співвідношення
полімер/наповнювач для формування
оптично прозорих композитних матері-
алів із заданими функціональними влас
тивостями.
Наукова новизна роботи полягає в тому,
що а) вперше встановлено вплив молярної
маси моноатомних спиртів на розмір та
морфологію наночастинок кальцій фосфа-
тів апатитного типу; б) розроблено підхід
до одержання полімерних композитних
плівок на основі полі(метилметакрилату)
та гідроксиапатиту, легованого йонами
Eu3+, методом лиття з розчину; в) встанов-
лено особливості формування структури
та морфології композитних плівок залежно
від вмісту Eu3+-легованого гідроксиапатиту,
зокрема вплив концентрації наповнювача
на процеси агрегації частинок у полімер-
ній матриці; г) досліджено люмінесцентні
властивості як синтезованого наповнюва-
ча, так і отриманих композитних плівок,
та показано можливість збереження харак-
терних емісійних переходів Eu3+ у полімер-
ному середовищі.
ЕКСПЕРИМЕНТ І ОБГОВОРЕННЯ РЕ-
ЗУЛЬТАТІВ. Експерименти з виготовлення
гідросиапатиту та полімерних композитів
відбувалися з використанням таких реа-
гентів: Сa(NO3)2×4H2O, (Китай), європій
оксид, (Thermo Fisher Scientific, 99,99%),
розчин амоніаку (25%, х. ч.), етиловий
спирт, 98%-вий, (фарм), нітратна кислота,
15%-ва, х. ч., хлороформ (фарм), поліметил-
метакрилат (Thermo Fisher Scientific), се-
редня молярна маса 30000,35 г/моль, (CAS
3011-14-7). метанол, технічний, СH3OH,
98%, етанол, технічний, C2H5OH, 98%; ізо
пропиловий спирт INEOS ІПС, С3H7OH
99.9%, бутан-1ол, технічний, 99%, спирт
ізоаміловий, 3-метил-бутан-1-ол, С5H11OH.
Експерименти зі співосадження та фільтру-
вання проводили за температури 19 оС.
Кальцій фосфат зі структурою апати-
ту осаджували з водно-спиртових роз-
7https://ucj.org.ua
А. В. Прохацька, Д. Д. Наумова УХЖ № 3 / ТОМ 92
чинів шляхом змішування розчинів
Ca(NO3)2×4H2O (3,0 г, 100 мл за присутності
33,3% відповідного моноатомного спирту)
та Na2HPO4 (1,1 г, 50 мл) при перемішуванні
на магнітній мішалці без нагрівання. Роз-
чин фосфату натрію поступово додавали до
розчину нітрату кальцію, після чого систему
перемішували протягом 2 хв і додавали 5 мл
5%-го водного розчину аміаку до досягнен-
ня pH ≥ 10. Отриману суспензію нагрівали
до 150 °C і витримували за перемішуван-
ня протягом 15 хв. Осад відфільтровували,
промивали дистильованою водою (50 мл) та
сушили за 120 °C до сталої маси.
Зразок легованого європієм(ІІІ) гід-
роксиапатиту отримано з розчину кальцій
нітрату, що містив 1 % європій(ІІІ) нітрату
за присутності етанолу. Европій(ІІІ) нітрат
виготовляли шляхом попереднього розчи-
нення розрахованої кількості європій окси-
ду у нітратній кислоті. Для співосадження
легованого рідкісноземельним катіоном
гідроксиапатиту до розчину кальцій нітра-
ту додавали розчин європій(ІІІ) нітрату на
першій стадії співосадження відповідно до
методики [11].
Полімерні композитні плівки отримува-
ли методом лиття з розчину (solution cas
ting) шляхом розчинення 0,10 г полiмети-
лметакрилату в 5 мл хлороформу з попере-
днім набуханням полімеру впродовж 30 хв
та подальшим нагріванням за 80 °C упро-
довж 10 хв до утворення в’язкого розчину.
Порошок апатиту попередньо гомогенізу-
вали та вводили до полімерного розчину з
інтенсивним перемішуванням, після чого
отриману суміш наносили на предметне
скло. Внаслідок повільного випаровування
розчинника формувалися тонкі композит-
ні плівки.
Ренгенограми отримано на дифрактоме-
трі LabX XRD-6000, Shimadzu (Японія) (ви-
промінювання CuKα) у дискретному режимі
(крок 0,02°, діапазон кутів 2ʘ = 5,0–60,0).
Інфрачервоні спектри зразків записува-
ли на спектрофотометрі Perkin-Elmer BX
(США).
Зображення порошку гідроксиапати-
ту отримано на електронному мікроскопі
Tescan Mira 3LMU. Зразок напилено сумі-
шшю Au + Pd при контролі товщини шару
металу 10 нм.
Осадження гідроксиапатиту з водного
розчину відбувається за такою схемою:
10Ca(NO3)2 +8NH3×H2O + 6Na2HPO4 = Ca10(PO4)6(OH)2¯ + 12NaNO3 + 8NH4NO3 + 6H2O.
У цій реакції натрій ортофосфат є дже-
релом ортофосфатних груп і добре роз-
чинною сіллю, а кальцій нітрат – джерелом
катіонів кальцію. Для того щоб утворився
саме апатит, потрібно виконання таких
умов: 1) співвідношення вихідних речовин
у моль Ca:P = 1,67:1; 2) контроль рН розчи-
ну в межах значень 10–12; 3) сушіння зраз-
ків за температури 100–250оС.
Температура сушіння в зазначеному ви-
падку може впливати на склад отриманого
продукту. Так, за термічного оброблення
гідроксиапатиту можуть утворюватися як
оксиапатит, так і кальцій ортофосфат [1].
Для контролю складу було використано
метод ІЧ-спектроскопії (рис. 1а) та рентге-
нографія порошку (рис. 1б).
8 ISSN 2708-129X. Укр. хім. журн., 2026
ВПЛИВ ОДНОАТОМНИХ СПИРТІВ НА СКЛАД ТА РОЗМІР НАНОЧАСТОЧОК БІОСУМІСНИХ ФОСФАТІВ КАЛЬЦІЮ
ТА ПОЛІМЕРНІ КОМПОЗИТИ НА ЇХНІЙ ОСНОВІНЕОРГАНІЧНА ХІМІЯ
Рис. 1. ІЧ-спектри (а) та рентгенограми (б) гідроксиапатиту, отриманого з розчинів,
осаджених із водних (крива 1), водно-метанольних (крива 2), водно-етанольних (крива 3),
водно-ізобутанольних (крива 4), водно-бутан-1олу (крива 5)
та водного-ізоамілового розчину (крива 6)
Fig. 1. FTIR spectra (a) and X-ray diffraction patterns (b) of hydroxyapatite obtained
from solutions precipitated from aqueous (curve 1), water–methanol (curve 2),
water–ethanol (curve 3), water–isobutanol (curve 4), water–1-butanol (curve 5),
and water–isoamyl alcohol solutions (curve 6).
В усіх ІЧ-спектрах зафіксовано смуги
поглинання, характерні для фосфатних
груп та молекул адсорбованої води (рис.1а).
Важливо відзначити, що коливання карбо-
натних груп спостерігають лише в області
870 та 1500 см⁻¹ і вони збігаються з літе-
ратурними даними щодо карбонату в гід-
роксиапатиті [12] та виявляються винятко-
во у зразку, синтезованому з водного роз-
чину. Це дозволяє зробити висновок, що
використання водно-спиртових розчинів
під час осадження сприяє зниженню вміс-
ту карбонатних домішок у складі гідрокси
апатиту. Таким чином, присутність моно-
атомного спирту в реакційному середови-
щі суттєво впливає на склад одержаного
гідроксиапатиту, зменшуючи ступінь його
карбонатної заміщеності.
З аналізу рентгенограм (рис. 1б) випли-
ває, що наночастинки малого розміру є рент-
геноаморфними, тобто не проявляють чітко
виражених дифракційних рефлексів. Лише
для двох зразків, отриманих за присутно-
сті спиртів із найбільшою молярною масою,
спостерігаємо слабкі ознаки кристалічності.
Саме для цих зразків 5 та 6 було розрахова-
но середній діаметр кристалітів порошків як
34 нм та 72 нм за Шеррером [13]. Рентгено-
грами отриманих порошків індексуються в
гексагональній сингонії пр. гр. P63/m з пара-
метрами елементарної комірки a = 9,415(8),
с = 6,881(6) Å і відповідають літературним
даним [12]. Для ідентифікації дифрактограм
використовували базу даних JCPDS.
Розміри частинок синтезованих фосфа-
тів кальцію досліджували методом скану-
9https://ucj.org.ua
А. В. Прохацька, Д. Д. Наумова УХЖ № 3 / ТОМ 92
вальної електронної мікроскопії. Порошко-
ві зразки наносили на графітову підкладку
та піддавали вакуумному напиленню золо-
та з метою надання їм електропровідних
властивостей. Зображення отримували за
допомогою керованого електронного пучка
за прискорювальної напруги 35 кВ. Отри-
мані мікрофотографії наведено на рис. 2.
Рис.2 Зображення сканувальної електронної мікроскопії гідроксиапатиту, одержаного
з розчинів, осаджених із водних (1), водно-метанольних (2), водно-етанольних (3),
водно-ізобутанольних (4), водно-бутан-1олу (5) та водного-ізоамілового розчину (6)
Fig. 2. Scanning electron microscopy (SEM) images of hydroxyapatite obtained from
solutions precipitated from aqueous (1), water–methanol (2), water–ethanol (3),
water–isobutanol (4), water–1-butanol (5), and water–isoamyl alcohol (6) solutions.
10 ISSN 2708-129X. Укр. хім. журн., 2026
ВПЛИВ ОДНОАТОМНИХ СПИРТІВ НА СКЛАД ТА РОЗМІР НАНОЧАСТОЧОК БІОСУМІСНИХ ФОСФАТІВ КАЛЬЦІЮ
ТА ПОЛІМЕРНІ КОМПОЗИТИ НА ЇХНІЙ ОСНОВІНЕОРГАНІЧНА ХІМІЯ
Розподіл наночастинок за розмірами ви-
значали на основі аналізу електронно-мі-
кроскопічних зображень із використанням
програмного забезпечення ImageJ (National
Institutes of Health, США). Для аналізу
використовували зображення, отрима-
ні методом сканувальної електронної мі-
кроскопії з відомим масштабом 200 нм.
Загальна кількість часточок, яку було взято
для аналізу, складає: 224 (водний розчин),
270 (метанольний), 213 водно-етанольний,
182 (водно-ізобутанольний), 154 (водно-
бутан-1олу) та 112 (водного-ізоамілового
розчину).
Аналіз зображень сканувальної елект
ронної мікроскопії показав, що частинки
кальцій фосфату мають переважно сфе-
ричну форму у випадку осадження з водно-
етанольних та метанольних розчинів. Вста-
новлено, що середній розмір частинок сут-
тєво залежить від складу реакційного сере-
довища: у водному розчині він становить
близько 30 ±8 нм, у водно-метанольному –
близько 45 ±12 нм, у водно-етанольному –
близько 55±16 нм, тоді як у середовищі з
моноатомним спиртом із найбільшою мо-
лярною масою середній розмір частинок
зростає до ~170±60 нм (рис. 2). Оскільки
при зростанні молярної маси спирту спо-
стерігаємо агрегацію частинок, то форма
часточок, отриманих із водно-бутан-1олу
та водного-ізоамілового розчину відрізня-
ються від сферичної.
Таким чином, вперше показано вплив
присутності моноатомних спиртів на фор-
мування біоактивних фосфатів у розчині
при співосадженні, а саме: завдяки введен-
ню спирту знижується розчинність вугле-
кислого газу, що відповідає за домішки у
складі апатиту. Показано, що вищою є мо-
лярна маса моноатомного спирту у реак-
ційній суміші, то більшим є розмір отрима-
них часточок: від 30 нм у розчині метанолу
до 170 нм у розчині ізоамілового спирту.
Наночасточки утворюються тільки у ви-
падку спиртів СH3OH, C2H5OH та C3H7OH,
а в решті випадків утворюються мікроча-
сточки.
Збільшення розміру частинок гідрокси
апатиту зі зростанням молярної маси моно-
атомного спирту зумовлено комплексним
впливом фізико-хімічних властивостей ре-
акційного середовища на процеси нуклеації
та росту кристалів. Із переходом до спиртів
із довшим вуглеводневим ланцюгом змен-
шується полярність середовища та зростає
його в’язкість, що призводить до зниження
розчинності іонів і ступеня пересичення
розчину. За таких умов зменшується кіль-
кість центрів нуклеації, тоді як вже сфор-
мовані зародки мають сприятливі умови
для подальшого росту. Додатково стеричні
ефекти молекул спиртів та їхня взаємодія з
поверхнею частинок можуть сприяти агре-
гації та коалесценції кристалітів. У сукуп-
ності це зумовлює зміщення рівноваги від
процесів масового зародження до росту
частинок, що проявляється у збільшенні їх-
нього середнього розміру при використан-
ні спиртів із більшою молярною масою.
На основі літературних даних, в яких де-
тально описано люмінесцентні властивості
іонів європію(III) у структурі гідроксиапа-
титу [11], у цій роботі для легування апа-
титної фази використано концентрацію
європію на рівні 1 мол. %. Згідно з наведе-
ними джерелами, іони Eu3+ ізоморфно вбу-
довуються у кристалічну ґратку гідрокси
апатиту, займаючи позиції катіонів каль-
цію Ca2+.
11https://ucj.org.ua
А. В. Прохацька, Д. Д. Наумова УХЖ № 3 / ТОМ 92
Під час витримування зразків на пові-
трі спостерігали повільне випаровування
хлороформу, що призводило до формуван-
ня суцільної полімерної плівки. Повільне
видалення розчинника сприяло релакса-
ції полімерних ланцюгів і рівномірному
закріпленню частинок гідроксиапатиту в
об’ємі плівки, що є важливим чинником
формування стабільної композитної струк-
тури. З урахуванням літературних даних та
поставлених завдань дослідження, вміст
гідроксиапатиту в полімерній матриці змі-
нювали в межах від 10 до 40 мас. %. Такий
інтервал концентрацій дозволяє простежи-
ти вплив наповнювача як на процес форму-
вання плівок, так і на їхні морфологічні та
функціональні характеристики.
Рис. 3. ІЧ-спектри плівок ПММА (крива 1), ПММА/10 % гідроксиапатит (крива 2),
ПММА/30 % гідроксиапатиту (крива 3)
Fig. 3. IR spectra of PMMA films (curve 1), PMMA/10% hydroxyapatite (curve 2),
and PMMA/30% hydroxyapatite (curve 3)
Інфрачервоний спектр вихідного ПММА
(рис. 3, крива 1) узгоджується з раніше опу-
блікованими даними [14]. Найінтенсивні-
шими смугами є валентні коливання C–H у
групах CH₃- та -CH₂- (≈3000–2800 см⁻¹), ва-
лентні коливання карбонільної групи C=O
(1725 см⁻¹), а також симетричні валентні
коливання зв’язку C–O–C (1144 см⁻¹). При
виготовленні композитів у спектрі з’явля-
ються додаткові смуги від фосфатних груп.
Варто підкреслити, що валентні коливання
фосфатних груп тепер мають розділення на
декілька смуг в області 1000 см-1. Ми пов’я-
зуємо таку відмінність з тим, що у компо-
зиті гідроксиапатит розбавлено поліме-
ром, і роздільна здатність щодо фосфатних
12 ISSN 2708-129X. Укр. хім. журн., 2026
ВПЛИВ ОДНОАТОМНИХ СПИРТІВ НА СКЛАД ТА РОЗМІР НАНОЧАСТОЧОК БІОСУМІСНИХ ФОСФАТІВ КАЛЬЦІЮ
ТА ПОЛІМЕРНІ КОМПОЗИТИ НА ЇХНІЙ ОСНОВІНЕОРГАНІЧНА ХІМІЯ
коливань виявляється кращою. Аналогічні
закономірності було виявлено і для інших
композитів із гідроксиапатитом [8].
За допомогою просвічувальної електро-
нної мікроскопії досліджено композит із
10 % гідроксиапатиту (рис. 4 а). Саме цей
склад обрано через формування найбільш
однорідної плівки з прийнятними фізични-
ми характеристиками (рис. 4 б). Встановле-
но, що під час введення наповнювача в по-
лімер відбувається укрупнення частинок:
їхній розмір зростає з ~67 нм до агломера-
тів 200 нм – 1 мкм. Це пояснюється агрега-
цією наночастинок у розчині та фіксацією
утворених агрегатів під час формування
плівки.
Люмінесцентні властивості дослідже-
них систем (рис. 4 в) зумовлені наявністю
іонів Eu3+. Для порошку Eu3+-легованого
гідроксиапатиту при збудженні (395 нм)
спостерігається інтенсивне червоне випро-
мінювання з максимумом близько 613 нм
(перехід 5D0 → 7F2), що свідчить про низьку
симетрію координаційного оточення іонів
європію у ґратці. Аналогічні спектральні
особливості зберігаються і для композитних
плівок, що підтверджує стабільність люмі-
несцентних центрів у полімерній матриці.
Рис. 4 а) Зображення композиту ПММА/10 % гідроксиапатит за допомогою просвічувальної
електронної мікроскопії; б) зображення отриманих плівок, де 1 – вихідний ПММА,
ПММА + 10 % (2), 15 % (3), 20 %(4) та 30 % (5); в) Спектри люмінесценції ПММА/10 %
гідроксиапатит (крива 2) та гідроксиапатиту, легованого європієм(ІІІ) (крива 1)
Fig. 4. (a) TEM image of the PMMA/10% hydroxyapatite composite; (b) photographs of the obtained
films: (1) pristine PMMA, PMMA with 10% (2), 15% (3), 20% (4), and 30% (5) filler content;
(c) luminescence spectra of PMMA/10% hydroxyapatite (curve 2)
and Eu(III)-doped hydroxyapatite (curve 1).
13https://ucj.org.ua
А. В. Прохацька, Д. Д. Наумова УХЖ № 3 / ТОМ 92
Інтенсивність випромінювання плівок
є нижчою, що пов’язано з їхньою прозорі-
стю, меншою товщиною та відмінностями
умов вимірювання, тому пряме порівняння
з порошком є некоректним. Окрім основної
смуги, фіксують також переходи ~595 нм
(5D0 → 7F1) і ~740 нм (5D0 → 7F4), характерні
для Eu3+
Отримані результати підтверджують,
що введення легованого гідроксиапатиту в
ПММА не призводить до гасіння люмінес-
ценції та забезпечує збереження оптичних
властивостей, що робить такі композити
перспективними функціональними матері-
алами.
Таким чином, вперше отримано полімер-
ні композитні плівки на основі полiметил-
метакрилату (ПММА) з наповнювачем у
вигляді гідроксиапатиту, легованого йона-
ми європію(ІІІ), методом лиття з розчину.
Запропонований підхід дозволяє форму-
вати однорідні та оптично прозорі плівки
при вмісті наповнювача не більше 10 % мас.
ВИСНОВКИ. Вперше систематично до-
сліджено вплив моноатомних спиртів на
формування біоактивних фосфатів каль-
цію апатитного типу під час співосадження
з розчинів. Показано, що введення спиртів
у реакційне середовище знижує розчин-
ність вуглекислого газу, що призводить до
зменшення карбонатних домішок у складі
гідроксиапатиту. Встановлено залежність
розміру частинок від молярної маси мо-
ноатомного спирту: зі зростанням моляр-
ної маси спирту середній розмір частинок
збільшується від ~30 нм у середовищі ме-
танолу до ~170 нм у розчині ізоамілового
спирту. Нанорозмірні частинки формують-
ся лише за присутності спиртів CH₃OH,
C₂H₅OH та C₃H₇OH, тоді як використан-
ня спиртів із більшою молярною масою
призводить до утворення мікрочастинок.
Вперше методом лиття з розчину отрима-
но полімерні композитні плівки на основі
полiметилметакрилату з наповнювачем у
вигляді гідроксиапатиту, легованого йо-
нами європію(III). Показано, що повільне
випаровування хлороформу сприяє ре-
лаксації полімерних ланцюгів та рівномір-
ному розподілу частинок гідроксиапатиту
в об’ємі плівки, що забезпечує форму-
вання стабільної композитної структури.
Запропонований підхід дозволяє одержу-
вати однорідні та оптично прозорі ком-
позитні плівки за вмісту наповнювача до
10 мас. %, що є перспективним для ство-
рення функціональних біоактивних і люмі-
несцентних матеріалів.
Отримані результати відкривають низ-
ку перспектив для подальших досліджень,
спрямованих на поглиблене розуміння
механізмів формування апатитних нано-
частинок у водно-спиртових середовищах.
Зокрема, доцільним є систематичне ви-
вчення впливу не лише молярної маси,
але й полярності, в’язкості та діелектрич-
ної проникності розчинника на процеси
нуклеації та росту кристалів. Перспектив-
ним напрямом є також варіювання концен-
трації рідкісноземельних іонів та введення
інших легуючих домішок (Tb3+, Sm3+, Dy3+)
з метою керування спектральними харак-
теристиками матеріалів. Окрему увагу до-
цільно приділити дослідженню взаємодії
синтезованих композитів із біологічними
середовищами, включаючи in vitro та in
vivo експерименти, а також оптимізації їх-
ньої пористості, механічних властивостей і
швидкості біодеградації.
14 ISSN 2708-129X. Укр. хім. журн., 2026
ВПЛИВ ОДНОАТОМНИХ СПИРТІВ НА СКЛАД ТА РОЗМІР НАНОЧАСТОЧОК БІОСУМІСНИХ ФОСФАТІВ КАЛЬЦІЮ
ТА ПОЛІМЕРНІ КОМПОЗИТИ НА ЇХНІЙ ОСНОВІНЕОРГАНІЧНА ХІМІЯ
Практична значущість роботи полягає
у розробленні простого та відтворювано-
го підходу до керованого синтезу наночас-
тинок гідроксиапатиту з регульованими
розмірами та морфологією, що є критично
важливим для створення біоматеріалів но-
вого покоління. Запропоновані полімерні
композити на основі ПММА з Eu3+-легова-
ним гідроксиапатитом поєднують біосуміс-
ність, оптичну прозорість і люмінесцентні
властивості, що робить їх перспективни-
ми для застосування в біомедичній інже-
нерії, зокрема як матеріали для імплантів,
покриттів кісткових протезів, а також для
флуоресцентної візуалізації та моніторин-
гу процесів остеорегенерації. Крім цього,
такі матеріали можна використовувати у
створенні функціональних оптичних по-
криттів, сенсорних систем та маркерів для
біологічних досліджень.
ДЕТАЛІЗАЦІЯ ВКЛАДУ АВТОРІВ У
ПІДГОТОВЦІ РУКОПИСУ:
А. В. Прохацька – проведення експери-
менту, написання статті;
Д. Д. Наумова – постановка завдання,
участь у обговоренні результатів.
КОНФЛІКТ ІНТЕРЕСІВ. Автори заявля-
ють про відсутність конфлікту інтересів.
Автори статті заявляють про від-
сутність фінансової підтримки та
залучення спонсорів під час вико-
нання цього дослідження.
EFFECT OF MONOHYDRIC ALCOHOLS ON THE
COMPOSITION AND SIZE OF NANOPARTICLES
OF BIOCOMPATIBLE CALCIUM PHOSPHATES
AND POLYMER COMPOSITES BASED ON THEM.
A.V. Prokhatska1, D.D. Naumova2
1 Skvyra Academic Lyceum of the Skvyra City
Council, Bila Tserkva District, Kyiv Region,
Bila Tserkva District, Kyiv Region, 63
Nezalezhnosti Street, Skvyra, Kyiv Region,
Ukraine;
2 Taras Shevchenko National University of Kyiv,
64/13 Volodymyrska st., 01601 Kyiv, Ukraine
*е-mail: anutaprohatska@gmail.com
The features of calcium phosphate synthe-
sis with an apatite structure from aqueous–
alcoholic solutions were established. The phase
composition and structure of the synthesized
samples were confirmed by scanning electron
microscopy, infrared spectroscopy, and X-ray
diffraction analysis. The effect of the molar
mass of monohydric alcohols on the mor-
phology and size of apatite nanoparticles was
systematically investigated. It was shown that
an increase in the molar mass of the alcohol
leads to particle growth, with the average size
increasing from approximately 30 nm in a
methanol medium to about 170 nm in an iso
amyl alcohol solution, which is attributed to
changes in polarity, viscosity, and nucleation
conditions.
Europium(III)-doped hydroxyapatite was
synthesized via coprecipitation, ensuring the
incorporation of Eu3+ ions into the apatite la
ttice without significant structural distortion.
The apatite exhibited intense red emission with
a maximum at ~613 nm corresponding to the
15https://ucj.org.ua
А. В. Прохацька, Д. Д. Наумова УХЖ № 3 / ТОМ 92
5D0 → 7F2 transition of Eu3+ ions, indicating a
low-symmetry local environment. Additional
emission bands at ~595 nm (5D0 → 7F1) and
~740 nm (5D0 → 7F4) were also observed.
For the first time, polymer composite films
based on polymethyl methacrylate filled with
europium(III)-doped hydroxyapatite were
prepared by the solution casting method. The
resulting films retained the characteristic lu-
minescent properties of the filler, demonstrat-
ing that the polymer matrix does not induce
quenching of Eu3+ emission. The proposed ap-
proach enables the formation of homogeneous
and optically transparent composite films with
filler contents of up to 10 wt. %. The composite
retained the characteristic luminescent pro
perties of the inorganic filler, demonstrating
the absence of significant quenching effects
from the polymer matrix. The developed ap-
proach opens new opportunities for the fabri-
cation of functional hybrid materials with con-
trolled optical properties, which are promising
for applications in biomedical imaging, sens-
ing, and advanced photonic devices.
Key words: apatite, phosphate, SEM, copre-
cipitation, monohydric alcohol, nanoparticles,
composite films, luminescence.
ЛІТЕРАТУРА
[1] Струтинська Н., Комащенко Є., Слободя-
ник М. Синтез і дослідження ферум- та
карбонатвмісних кальцію фосфатів апати-
тового типу. Reports of the National Academy
of Sciences of Ukraine. 2024. 2. С. 44–50.
https://doi.org/10.15407/dopovidi2024.02.044
[2] Alkaron W., Almansoori A., Balázsi C., & Baláz-
si K. A Critical Review of Natural and Synthetic
Polymer-Based Biological Apatite Composites
for Bone Tissue Engineering. Journal of Com-
posites Science. 2024. 8(12). P. 523.
https://doi.org/10.3390/jcs8120523
[3] Tabrizian P., Ghorbani F., Sun H., Qambra-
ni A., Armstrong, J. P., Sui, T., Su, B. Bioactive
and biocompatible nacre-like apatite-wollas-
tonite/polymer composites with enhanced
toughness and load-bearing capability. Journal
of the European Ceramic Society. 2025. 45(12).
P. 117397.
https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2025.
117397
[4] Rossi B. B., Ferreira-Neto E. P., Ribeiro S. J. L.,
Gomes G. H. D. M., Ribeiro C. A., Santos
Dias D., & Barud H. S. Biomimetic Porous In-
organic Materials for Bone Engineering Using
a Natural Yam Stalk Template. ACS omega.
2025. 10(27). P. 29341–29350.
https://doi.org/10.1021/acsomega.5c01635
[5] Bedi D., Sharma S., Tiwari S. K., & Ajori, S.
Molecular insights into strengthening of bio
mineral apatite with carbon nanofillers: A si
mulation study. Materials Chemistry and Phy
sics. 2024. 322. P. 129522.
https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2024.
129522
[6] Леговані наночастинками апатит-біополі-
мерні матеріали для остеопластики: моно-
графія. Л. Б. Суходуб, М. О. Кумеда, Л. Ф.
Суходуб. Суми : Сумський державний уні-
верситет, 2024:164 с.
https://essuir.sumdu.edu.ua/server/api/core/
bitstreams/008f7b79-9e32-46ee-bbfd-d8d70
7841289/content
[7] Alves B. C., Miranda R. D. S., Frigieri B. M.,
Zuccari D. A., Moura M. R. D., Aouada F. A.,
& Tokimatsu R. C. A 3D Printing scaffold us-
ing alginate/hydroxyapatite for application
in bone regeneration. Mater. Res. 2023. 26.
P. e20230051
https://doi.org/10.1016/j.msec.2021.112525
[8] Subramaniyan M., Karuppan S., Helaili S., &
Ahmad I. Structural, mechanical, and in-vit-
ro characterization of hydroxyapatite loaded
PLA composites. J. Mol. Struct. 2024. 1306.
P. 137862.
16 ISSN 2708-129X. Укр. хім. журн., 2026
ВПЛИВ ОДНОАТОМНИХ СПИРТІВ НА СКЛАД ТА РОЗМІР НАНОЧАСТОЧОК БІОСУМІСНИХ ФОСФАТІВ КАЛЬЦІЮ
ТА ПОЛІМЕРНІ КОМПОЗИТИ НА ЇХНІЙ ОСНОВІНЕОРГАНІЧНА ХІМІЯ
https://doi.org/10.1016/j.molstruc.2024.13
7862
[9] Vega-Zerpa M. F., Briceño S., Bahamonde-
Duarte J., Vizuete K., Debut A., Uribe R.,
González G. Optical and structural properties
of Europium-doped hydroxyapatite. Ceram.
Int. 2025. 51(12). P. 16442–16453.
https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2024.07.235
[10] Staszak K., Rzelewska-Piekut M., & Regel-
Rosocka M. Role of noble and rare earth me
tals in bioactive materials for medical applica-
tions in tissue engineering. RSC advance. 2025.
15(48). P. 40709–40729.
https://doi.org/10.1039/D5RA04036A
[11] Liu M., Shu M., Yan J., Liu X., Wang R., Hou Z.,
& Lin J. Luminescent net-like inorganic scaf-
folds with europium-doped hydroxyapatite
for enhanced bone reconstruction. Nanoscale.
2021. 13(2). P. 1181–1194.
https://doi.org/10.1039/D0NR05608A
[12] Strutynska N., Livitska O., Prylutska S., Yumy-
na Y., Zelena P., Skivka L., Ritter U. New nano-
structured apatite-type (Na+, Zn2+, CO32−)-
doped calcium phosphates: Preparation, me-
chanical properties and antibacterial activity.
J. Mol. Struct.. 2020. 1222. P. 128932.
https://doi.org/10.1016/j.molstruc.2020.128932
[13] Jensen H., Joensen K.D., Jørgensen J.-E., Pe
dersen J.S., Søgaard E.G. Characterization of
nanosized partly crystalline photocatalysts. J.
Nanopart. Res. 2004. 6. P. 519–526.
https:/doi.org/10.1007/s11051-004-1714-3
[14] Aziz S. B., Abdullah O. G., Brza M. A., Azawy
A. K., & Tahir D. A. Effect of carbon nano-dots
(CNDs) on structural and optical properties of
PMMA polymer composite. Results in Phy
sics. 2019. 15. P. 102776.
https://doi.org/10.1016/j.rinp.2019.102776
REFERENCES
[1] Strutynska N., Komaschenko Y., & Slobodya
nik M. S. Synthesis and study of apatite-re-
lated ironand carbonate-containing calcium
phosphates. Reports of the National Academy
of Sciences of Ukraine. 2024. 2: 44–50.
https://doi.org/10.15407/dopovidi2024.02.044
[2] Alkaron W., Almansoori A., Balázsi C., &
Balázsi K. A Critical Review of Natural and
Synthetic Polymer-Based Biological Apatite
Composites for Bone Tissue Engineering.
Journal of Composites Science. 2024. 8(12):
523.
https://doi.org/10.3390/jcs8120523
[3] Tabrizian P., Ghorbani F., Sun H., Qambra-
ni A., Armstrong, J. P., Sui, T., Su, B. Bioactive
and biocompatible nacre-like apatite-wollas-
tonite/polymer composites with enhanced
toughness and load-bearing capability. Jour-
nal of the European Ceramic Society. 2025.
45(12):117397.
https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2025.
117397
[4] Rossi B. B., Ferreira-Neto E. P., Ribeiro S. J. L.,
Gomes G. H. D. M., Ribeiro C. A., Santos
Dias D., & Barud H. S. Biomimetic Porous In-
organic Materials for Bone Engineering Using
a Natural Yam Stalk Template. ACS omega.
2025. 10(27): 29341–29350.
https://doi.org/10.1021/acsomega.5c01635
[5] Bedi D., Sharma S., Tiwari S. K., & Ajori, S.
Molecular insights into strengthening of bi-
omineral apatite with carbon nanofillers: A
simulation study. Materials Chemistry and
Physics. 2024. 322: 129522.
https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2024.
129522
[6] Sukhodub L. B., Kumeda M. O., Sukhodub L.
F. Apatite–biopolymer materials doped with
nanoparticles for osteoplasty: monograph.
Sumy: Sumy State University. 2024. 164 p.
[7] Alves B. C., Miranda R. D. S., Frigieri B. M.,
Zuccari D. A., Moura M. R. D., Aouada F. A.,
& Tokimatsu R. C. A 3D Printing scaffold us-
ing alginate/hydroxyapatite for application
in bone regeneration. Mater. Res. 2023. 26:
e20230051.
https://doi.org/10.1016/j.msec.2021.112525
[8] Subramaniyan M., Karuppan S., Helaili S., &
17https://ucj.org.ua
А. В. Прохацька, Д. Д. Наумова УХЖ № 3 / ТОМ 92
Ahmad I. Structural, mechanical, and in-vitro
characterization of hydroxyapatite loaded PLA
composites. J. Mol. Struct. 2024. 1306. 137862.
https://doi.org/10.1016/j.molstruc.2024.137862
[9] Vega-Zerpa M. F., Briceño S., Bahamonde-Du-
arte J., Vizuete K., Debut A., Uribe R., González
G. Optical and structural properties of Euro-
pium-doped hydroxyapatite. Ceram. Int. 2025.
51(12): 16442–16453.
https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2024.07.235
[10] Staszak K., Rzelewska-Piekut M., & Regel-
Rosocka M. Role of noble and rare earth me
tals in bioactive materials for medical applica-
tions in tissue engineering. RSC advance. 2025.
15(48): 40709–40729.
https://doi.org/10.1039/D5RA04036A
[11] Liu M., Shu M., Yan J., Liu X., Wang R., Hou Z.,
& Lin J. Luminescent net-like inorganic scaf-
folds with europium-doped hydroxyapatite
for enhanced bone reconstruction. Nanoscale.
2021. 13(2): 1181–1194.
https://doi.org/10.1039/D0NR05608A
[12] Strutynska N., Livitska O., Prylutska S., Yumy-
na Y., Zelena P., Skivka L., Ritter U. New nano-
structured apatite-type (Na+, Zn2+, CO32−)-
doped calcium phosphates: Preparation, me-
chanical properties and antibacterial activity.
J. Mol. Struct.. 2020. 1222:128932.
https://doi.org/10.1016/j.molstruc.2020.128932
[13] Jensen H., Joensen K.D., Jørgensen J.-E., Pe
dersen J.S., Søgaard E.G. Characterization of
nanosized partly crystalline photocatalysts. J.
Nanopart. Res. 2004. 6: 519–526.
https:/doi.org/10.1007/s11051-004-1714-3
[14] Aziz S. B., Abdullah O. G., Brza M. A., Azawy
A. K., & Tahir D. A. Effect of carbon nano-dots
(CNDs) on structural and optical properties of
PMMA polymer composite. Results in Physics.
2019. 15: 102776.
https://doi.org/10.1016/j.rinp.2019.102776
Стаття надійшла 01.04.2026.
Статтю прийнято до друку: 01.04.2026.
Статтю опубліковано: 30.04.2026.
|
| id | oai:ojs2.1444248.nisspano.web.hosting-test.net:article-770 |
| institution | Ukrainian Chemistry Journal |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | English |
| last_indexed | 2026-07-23T01:14:15Z |
| publishDate | 2026 |
| publisher | V.I.Vernadsky Institute of General and Inorganic Chemistry |
| record_format | ojs |
| resource_txt_mv | ucjorgua/2f/9c2ef25ea962e8261526965d9977432f.pdf |
| spelling | oai:ojs2.1444248.nisspano.web.hosting-test.net:article-7702026-07-22T08:23:57Z EFFECT OF MONOHYDRIC ALCOHOLS ON THE COMPOSITION AND SIZE OF NANOPARTICLES OF BIOCOMPATIBLE CALCIUM PHOSPHATES AND POLYMER COMPOSITES BASED ON THEM Prokhatska, A.V. Naumova, D.D. apatite, phosphate, SEM, coprecipitation, monohydric alcohol, nanoparticles, composite films, luminescence. The features of calcium phosphate synthesis with an apatite structure from aqueous–alcoholic solutions were established. The phase composition and structure of the synthesized samples were confirmed by scanning electron microscopy, infrared spectroscopy, and X-ray diffraction analysis. The effect of the molar mass of monohydric alcohols on the morphology and size of apatite nanoparticles was systematically investigated. It was shown that an increase in the molar mass of the alcohol leads to particle growth, with the average size increasing from approximately 30 nm in a methanol medium to about 170 nm in an isoamyl alcohol solution, which is attributed to changes in polarity, viscosity, and nucleation conditions. Europium(III)-doped hydroxyapatite was synthesized via coprecipitation, ensuring the incorporation of Eu3+ ions into the apatite lattice without significant structural distortion. The apatite exhibited intense red emission with a maximum at ~613 nm corresponding to the 5D0 → 7F2 transition of Eu3+ ions, indicating a low-symmetry local environment. Additional emission bands at ~595 nm (5D0 → 7F1) and ~740 nm (5D0 → 7F4) were also observed. For the first time, polymer composite films based on polymethyl methacrylate filled with europium(III)-doped hydroxyapatite were prepared by the solution casting method. The resulting films retained the characteristic luminescent properties of the filler, demonstrating that the polymer matrix does not induce quenching of Eu3+ emission. The proposed approach enables the formation of homogeneous and optically transparent composite films with filler contents of up to 10 wt. %. The composite retained the characteristic luminescent properties of the inorganic filler, demonstrating the absence of significant quenching effects from the polymer matrix. The developed approach opens new opportunities for the fabrication of functional hybrid materials with controlled optical properties, which are promising for applications in biomedical imaging, sensing, and advanced photonic devices. V.I.Vernadsky Institute of General and Inorganic Chemistry 2026-04-30 Article Article Inorganic Chemistry Неорганическая химия Неорганічна хімія application/pdf https://ucj.org.ua/index.php/journal/article/view/770 10.33609/2708-129X.92.3.2026.3-17 Ukrainian Chemistry Journal; Vol. 92 No. 3 (2026): Ukrainian Chemistry Journal; 3-17 Украинский химический журнал; ##issue.vol## 92 ##issue.no## 3 (2026): Ukrainian Chemistry Journal; 3-17 Український хімічний журнал; Том 92 № 3 (2026): Ukrainian Chemistry Journal; 3-17 2708-129X 2708-1281 en https://ucj.org.ua/index.php/journal/article/view/770/403 Copyright (c) 2026 A.V. Prokhatska, D.D. Naumova https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0 |
| spellingShingle | Prokhatska, A.V. Naumova, D.D. EFFECT OF MONOHYDRIC ALCOHOLS ON THE COMPOSITION AND SIZE OF NANOPARTICLES OF BIOCOMPATIBLE CALCIUM PHOSPHATES AND POLYMER COMPOSITES BASED ON THEM |
| title | EFFECT OF MONOHYDRIC ALCOHOLS ON THE COMPOSITION AND SIZE OF NANOPARTICLES OF BIOCOMPATIBLE CALCIUM PHOSPHATES AND POLYMER COMPOSITES BASED ON THEM |
| title_full | EFFECT OF MONOHYDRIC ALCOHOLS ON THE COMPOSITION AND SIZE OF NANOPARTICLES OF BIOCOMPATIBLE CALCIUM PHOSPHATES AND POLYMER COMPOSITES BASED ON THEM |
| title_fullStr | EFFECT OF MONOHYDRIC ALCOHOLS ON THE COMPOSITION AND SIZE OF NANOPARTICLES OF BIOCOMPATIBLE CALCIUM PHOSPHATES AND POLYMER COMPOSITES BASED ON THEM |
| title_full_unstemmed | EFFECT OF MONOHYDRIC ALCOHOLS ON THE COMPOSITION AND SIZE OF NANOPARTICLES OF BIOCOMPATIBLE CALCIUM PHOSPHATES AND POLYMER COMPOSITES BASED ON THEM |
| title_short | EFFECT OF MONOHYDRIC ALCOHOLS ON THE COMPOSITION AND SIZE OF NANOPARTICLES OF BIOCOMPATIBLE CALCIUM PHOSPHATES AND POLYMER COMPOSITES BASED ON THEM |
| title_sort | effect of monohydric alcohols on the composition and size of nanoparticles of biocompatible calcium phosphates and polymer composites based on them |
| topic_facet | apatite phosphate SEM coprecipitation monohydric alcohol nanoparticles composite films luminescence. |
| url | https://ucj.org.ua/index.php/journal/article/view/770 |
| work_keys_str_mv | AT prokhatskaav effectofmonohydricalcoholsonthecompositionandsizeofnanoparticlesofbiocompatiblecalciumphosphatesandpolymercompositesbasedonthem AT naumovadd effectofmonohydricalcoholsonthecompositionandsizeofnanoparticlesofbiocompatiblecalciumphosphatesandpolymercompositesbasedonthem |