The assessment of bioactivity for single-crystal apatite plates with different crystallographic orientation

Celem przeprowadzonych badań było sprawdzenie bioaktywności monokrystalicznych apatytowych płytek różniących się orientacją krystalograficzną. Próbki inkubowano w roztworach SBF, MEM a także w roztworze SBF z 10% FBS. Formowanie się biologicznie aktywnego apatytu na powierzchni płytek o orientacjach krystalograficznych (001), (100) i (101) zostało zbadane dla czasów inkubacji wynoszących 1 i 4 tygodnie. Za pomocą skaningowej mikroskopii elektronowej z mikroanalizą promieniowania rentgenowskiego (SEM-EDS) scharakteryzowano topografię powierzchni inkubowanych próbek i określono skład pierwiastkowy powstałych form. Metodą dyfrakcji promieni X dla próbek proszkowych (XRD) podjęto próbę określenia składu fazowego powstałej warstwy bioaktywnej. Bioaktywność apatytu została oceniona na podstawie morfologii, składu chemicznego (stosunek Ca/P) i fazowego form powstałych na powierzchni płytek apatytowych. Różnice w morfologii powierzchni mogące świadczyć o bioaktywności minerału dostrzeżono dla apatytu inkubowanego w SBF a także dla inkubowanego przez cztery tygodnie w MEM i SBF z dodatkiem FBS. Rezultaty przeprowadzonych badań wskazują na to, że tworzenie się warstwy bioaktywnego apatytu na powierzchni monokrystalicznych płytek apatytowych zależy głównie od czasu inkubowania próbek a także od rodzaju użytego roztworu, niekoniecznie natomiast od orientacji krystalograficznej minerału.

The aim of the study was to assess the bioactivity of single-crystal apatite plates with different crystallographic orientation. The samples were incubated in SBF, MEM, and SBF with 10% FBS. The formation of bone-like apatite at the surface of plates (001), (100), and (101) was investigated for incubation time of 1 and 4 weeks. Using Scanning Electron Microscopy with Energy-dispersive X-ray Spectroscopy (SEM-EDS), the topography of surfaces for incubated samples was characterized and the chemical composition of newly-formed layers was determined. Using X-ray Diffraction powder method (XRD), an attempt to determine phase composition of the layers was made. Bioactivity of apatite was estimated on the basis of morphology, chemical composition (Ca/P ratio), and phase composition for the newly-formed layers on the apatite surfaces. The differences in morphology were distinct for apatite incubated in SBF, and in MEM during 4 weeks, as well as in SBF with 10% FBS. Results of the study indicate that bone-like apatite formation depend mainly on incubation time and the type of solution, and not on the crystallographic orientation of the apatite plates.