Cel: niniejsze badanie o charakterze nanotechnologicznym dostarcza informacji na temat nanoskalowej modyfikacji strukturalnej i składu hydroksyapatytu. Przeanalizowano wpływ zawartości jonów cynku (Zn²⁺) w zakresie 0–1,8 mol% w nanokrystalicznym hydroksyapatycie na jego właściwości fizykochemiczne i biologiczne, ze szczególnym uwzględnieniem zastosowań biomedycznych.
Materiały i metody: serię wzbogaconych cynkiem nanokrystalicznych hydroksyapatytów zsyntetyzowano metodą strącania z roztworu wodnego. Ich ultrastrukturę i krystaliczność scharakteryzowano za pomocą transmisyjnej mikroskopii elektronowej (TEM) oraz proszkowej dyfrakcji rentgenowskiej (PXRD), w tym analizy komórki elementarnej. Skład chemiczny — w szczególności grupy OH⁻, HPO₄²⁻ oraz CO₃²⁻ — badano z wykorzystaniem spektroskopii w podczerwieni z transformacją Fouriera (FT-IR), spektroskopii Ramana oraz spektroskopii magnetycznego rezonansu jądrowego w stanie stałym (ssNMR). Zawartość Zn²⁺ oraz jego uwalnianie w okresie siedmiu tygodni oznaczano metodą atomowej spektrometrii absorpcyjnej z płomieniem (F-AAS). Cytotoksyczność oceniano testami MTT oraz NRU.
Wyniki: wzrost stężenia Zn²⁺ prowadził do zmniejszenia rozmiaru kryształów oraz obniżenia stopnia krystaliczności. Jony cynku były wbudowywane zarówno w krystalicznym rdzeniu, jak i w uwodnionej warstwie powierzchniowej hydroksyapatytu. Przy stężeniach ≥ 1,0 mol% obserwowano pojawienie się amorficznej fazy fosforanu cynku. Wyższe stężenia Zn²⁺ korelowały również ze spadkiem zawartości grup hydroksylowych i zanieczyszczeń węglanowych, przy jednoczesnym wzroście zawartości wody i kwaśnych grup fosforanowych. Uwalnianie jonów cynku pozostawało minimalne we wszystkich próbkach i nie zależało od początkowej zawartości Zn²⁺. Testy cytotoksyczności wykazały, że próbki zawierające 0–0,6 mol% Zn²⁺ były nietoksyczne, natomiast próbki z 1,0 mol% i 1,8 mol% Zn²⁺ wykazywały działanie cytotoksyczne.
Wniosek: hydroksyapatyt domieszkowany cynkiem w zakresie do 0,6 mol% Zn²⁺ wykazuje zwiększoną stabilność strukturalną oraz zgodność biologiczną, co wskazuje 0,6 mol% jako optymalny próg dla zastosowań biomedycznych.