Une source organique de phosphore et de calcium induisent la synthèse de microsphères structurées en coquille de jaune de phosphate de calcium avec une surface spécifique élevée :application dans l'adsorption HEL

Introduction

Le phosphate de calcium a suscité une attention considérable au cours des dernières années en raison de son excellente biocompatibilité [1], de sa capacité de charge élevée et de son efficacité d'administration. Les biomatériaux liés au phosphate de calcium ont été largement utilisés dans divers domaines biomédicaux, tels que l'ingénierie tissulaire [2], la réparation osseuse [3] et l'administration de médicaments [4]. Afin d'étendre la gamme d'applications et d'améliorer les performances des matériaux à base de phosphate de calcium, divers matériaux à base de phosphate de calcium avec des variétés de morphologies et de microstructures, y compris les microsphères d'hydroxyapatite carbonatée (HAp) [5], les microtubes HAp [6], les microsphères creuses HAp [7 ], des nanosphères mésoporeuses yolk@cage-shell de phosphate de calcium amorphe (ACP) [8] ont été rapportées.

Parmi diverses morphologies, les microsphères à structure jaune-coquille ont attiré de plus en plus d'attention, car elles ne sont pas seulement une science des matériaux de pointe, mais présentent également des caractéristiques morphologiques uniques. Dans les microsphères à structure vitelline, l'espace vide entre le noyau vitelline et la coque peut servir de réservoir de stockage pour diverses cargaisons et la coque à structure poreuse peut fournir une voie de diffusion pour les molécules invitées, ce qui leur confère un grand potentiel pour diverses applications, notamment catalyse [9], batteries lithium-ion [10], photocatalyseur [11] et biomédecine [12]. Traditionnellement, les méthodes de modèle sacrificiel sont les principales pour préparer des microsphères à structure vitelline [13, 14]. Ces stratégies de modèle ont obtenu un grand succès dans l'ajustement de la structure et des propriétés. Cependant, ces approches présentent certains inconvénients. Par exemple, des étapes de traitement fastidieuses et des agents tensioactifs ou structurants, qui peuvent être dangereux pour la santé humaine. Actuellement, les méthodes d'auto-modèle ont été largement utilisées dans la recherche de microsphères à structure vitelline [15, 16]. Contrairement aux approches de modèles traditionnels, les modèles utilisés dans les approches d'auto-modèle ne sont pas seulement les modèles pour former les vides, mais aussi le précurseur des microsphères à structure jaune-coquille. Ainsi, les méthodes d'auto-modèle sont des approches pratiques pour préparer des microsphères à structure jaune-coquille. Cependant, l'introduction d'approches d'auto-modèle pour la synthèse de microsphères de phosphate de calcium à structure jaune-enveloppe reste un défi intéressant.

De plus, des matériaux de phosphate de calcium ont été utilisés pour transporter différents types de cargaisons telles que des protéines [17], de l'ADN [18] et des siRNA [19]. Cependant, la faible capacité d'adsorption médicamenteuse du phosphate de calcium doit être résolue de toute urgence. Généralement, les approches des molécules médicamenteuses immobilisées sur la surface du support dépendent des propriétés de surface contenant le potentiel de surface [20], l'hydrophobie/hydrophilie [21], la liaison hydrogène [22] et la surface spécifique [23]. Ainsi, l'amélioration des propriétés de surface et de la surface spécifique est une approche valable pour améliorer la capacité d'adsorption des médicaments du support.

Ici, nous avons préparé une sorte de microsphères poreuses à structure jaune-enveloppe de phosphate de calcium en utilisant le sel disodique d'adénosine 5'-triphosphate (ATP) comme source de phosphore et le gluconate de calcium monohydraté (CG) comme source de calcium grâce à une approche d'auto-modèle. Sans aucun ajout d'agent de gabarit, les microsphères de phosphate de calcium à structure jaune-coquille telles que préparées présentent une surface spécifique particulièrement élevée. En outre, le comportement d'adsorption du lysozyme d'œuf de poule (HEL) des microsphères d'ATP-CG a été étudié en comparaison avec les microsphères d'ATP-CL préparées en remplaçant la source de calcium par du l-lactate de calcium pentahydraté (CL). Les résultats révèlent que la différence de surface spécifique causée par la source de calcium et les propriétés chimiques de surface jouent un rôle vital dans l'amélioration de la capacité d'adsorption de HEL.

Méthodes

Matériaux

Le sel disodique d'adénosine 5'-triphosphate (ATP) a été obtenu auprès de Macklin Biochemical Co., Ltd (Shanghai, Chine). Le gluconate de calcium monohydraté (CG) et le lactate de calcium (l)-lactate pentahydraté (CL) ont été acquis auprès de Sangon Biotech Co., Ltd (Shanghai, Chine). Le lysozyme d'œuf de poule (HEL, ~ 70000 U/mg) a été acheté chez Sigma-Aldrich (Taufkirchen, Allemagne).

Synthèse et caractérisation de microsphères à structure jaune-coquille ATP-CG et ATP-CL

Les microsphères de phosphate de calcium à structure jaune-coquille d'ATP-CG ont été préparées comme suit :d'eau ultrapure pour former la solution P. Ensuite, la solution C a été refroidie à température ambiante et mélangée avec la solution P sous agitation vigoureuse et le pH de la solution a été ajusté par une solution de NaOH 2 M à 5. Le volume final de la solution était de 30 ml avec l'ajout supplémentaire d'eau ultrapure et le rapport molaire Ca/P (Ca/P) était de 3,3. La solution finale a été transférée dans un système de digestion par micro-ondes pour une réaction hydrothermique par micro-ondes et traitée à 120 °C pendant 15 min. Les précipités résultants ont été recueillis par centrifugation (4500 rpm, 10 min), rincés à l'eau ultrapure et lyophilisés pendant 48 h. Les microsphères d'ATP-CL ont été préparées selon les procédures de la littérature [24].

La phase cristalline des microsphères a été caractérisée par diffraction des rayons X (XRD, Cu K_α source, λ =0,154). La morphologie des microsphères a été observée par microscopie électronique à balayage (MEB), microscopie électronique à transmission (MET) et MET haute résolution (HRTEM). Les compositions des microsphères ont été étudiées par spectrophotomètre infrarouge à transformée de Fourier (FTIR). La surface spécifique des microsphères a été déterminée par Brunauer-Emmett-Teller (BET). L'analyse thermogravimétrique (TGA) a été utilisée pour étudier les propriétés thermiques des échantillons à une vitesse de chauffage de 10 °C/min dans une atmosphère d'azote.

Adsorption et caractérisation HEL

Les expériences d'adsorption HEL de deux types de microsphères ont été menées comme suit :les certaines quantités de microsphères jaune-coquille (ATP-CG, Ca/P =3,3, 120 °C, 15 min, et ATP-CL, Ca/P =2,5, 120 °C, 30 min) ont été dispersés dans l'eau avec un traitement aux ultrasons constant pendant 10 min pour former 1,5 mg/mL de suspension de microsphères. Ensuite, 0,5 ml de solutions aqueuses contenant diverses concentrations de HEL ont été immédiatement ajoutés dans 1 ml de suspension ci-dessus et les concentrations finales de médicament étaient de 1 à 7,5 mg/ml. Chaque solution a été agitée (200 tr/min) à 37°C pendant 6 h. Plus tard, les solutions ont été centrifugées et les quantités d'HEL dans les surnageants ont été mesurées par spectrophotomètre UV-vis à 280 nm. Les potentiels zêta et les compositions des microsphères avant et après le chargement du médicament ont été caractérisés par un analyseur de potentiel zêta, un spectromètre FTIR et un analyseur thermogravimétrique (TGA, vitesse de chauffage 10 °C min ⁻¹ , atmosphère d'azote).

Isotherme d'adsorption

Afin d'étudier le comportement d'adsorption, le modèle d'isotherme de Dubinin-Radushkevic (D-R) a été réalisé dans notre étude. Le modèle D-R est basé sur la théorie du remplissage des micropores, qui est utilisée pour décrire la sorption non idéale sur une surface hétérogène ainsi que pour distinguer le mécanisme de sorption (sorption physique ou sorption chimique). Le modèle est exprimé par l'équation suivante :où Q _éq est la capacité d'adsorption de l'adsorbant à l'équilibre (mg/g), C _éq est la concentration d'adsorbat dans la phase aqueuse à l'équilibre (mL/L). Q _m est la capacité d'adsorption maximale. R est une constante de gaz, 8,314 J/(mol ∙ k). T est la température absolue. E représente l'énergie libre moyenne pour estimer le type d'adsorption. Si le E la valeur est inférieure à 8 kJ/mol, le type d'adsorption peut s'expliquer par l'adsorption physique, entre 8 et 16 kJ/mol, le type d'adsorption appartient à l'échange d'ions et supérieur à 16 kJ/mol, le type d'adsorption peut être décrit par l'adsorption chimique .

Analyse statistique de l'adsorption médicamenteuse

Les données ont été présentées sous forme de valeur moyenne ± déviation standard (SD). Différences significatives (p <0,05) ont été calculés statistiquement parmi les différents groupes en utilisant l'ANOVA à un facteur. Toutes les expériences ont été réalisées en triple et les données ont été analysées à l'aide du logiciel DPS.

Résultats et discussion

Morphologie et caractérisation chimique des microsphères

Microsphères structurées ATP-CG Yolk-Shell

Les images SEM de la figure 1 montrent les morphologies de divers échantillons obtenus dans différentes conditions de réaction. À t =5 min ou 15 min, tous les produits sont composés de microsphères uniformes. Cependant, lorsque le temps hydrothermal est encore augmenté à 30 min, des microsphères auto-assemblées de nanofeuillets se sont formées (comme le montre la figure 1 f, i, l). Parallèlement, l'effet de Ca/P sur la morphologie des produits est également observé à t =30 minutes Au fur et à mesure de l'augmentation de Ca/P, les nanofeuillets de microsphères auto-assemblées se sont progressivement formées (comme le montre la figure 1 f, i, l). La formation de nanofeuillets de microsphères auto-assemblées pourrait s'expliquer par les raisons suivantes. Premièrement, dans le cadre du processus hydrothermal micro-ondes, les molécules d'ATP pourraient s'hydrolyser pour former des molécules à base d'adénosine, notamment l'adénosine diphosphate (ADP), l'adénosine monophosphate (AMP) et l'adénosine, et libérer simultanément des ions phosphate (PO₄ ³⁻ ). Pendant ce temps, les molécules de CG pourraient s'hydrolyser pour former des ions gluconate et calcium (Ca ²⁺ ). Ensuite, les ions phosphate réagiraient avec les ions calcium pour former des noyaux ACP primaires [25]. Ensuite, les noyaux ACP initiaux se développent et s'assemblent pour former des microsphères ACP. Par conséquent, lorsque le temps hydrothermal est encore prolongé, les molécules d'ATP et de CG en solution sont davantage hydrolysées et libèrent plus de PO₄ ³⁻ et Ca ²⁺ ions, ce qui provoque la formation de nanofeuillets de microsphères auto-assemblées en améliorant la sursaturation du système et le taux de nucléation. De plus, en augmentant le Ca/P, la concentration locale élevée de Ca ²⁺ accélère également la transformation morphologique des produits de la même manière que ci-dessus. L'analyse ci-dessus indique que le temps hydrothermal et Ca/P ont une influence importante sur la morphologie des produits.

Images SEM de microsphères ATP-CG préparées par méthode hydrothermale micro-ondes à 120 °C

Ensuite, les spectres FTIR de microsphères synthétisées avec divers Ca/P à 120 °C pendant 15 min sont étudiés (Fig. 2). Les pics à 1620 cm ⁻¹ , 1383 cm ⁻¹ , et 912 cm ⁻¹ attribués aux pics caractéristiques des groupes C=O, C–O de CG et P–O de l'ATP [26], respectivement, impliquant que les molécules CG et ATP non hydrolysées ou leurs dérivés sont absorbés à la surface des microsphères. Le faible pic caractéristique du PO₄ ³⁻ de HAp est situé à 1035 cm ⁻¹ [27] et les pics d'absorption à 1122 cm ⁻¹ et 567 cm ⁻¹ sont affectés au PO₄ ³⁻ ions d'ACP [28], indiquant que les produits sont composés d'ACP et d'HAp. Les résultats du FTIR suggèrent que le phosphate de calcium est préparé avec succès en utilisant l'ATP comme source de phosphore et le CG comme source de calcium.

Spectres FTIR de microsphères d'ATP-CG synthétisées avec divers Ca/P à 120 °C pendant 15 min

De plus, les images SEM et MET d'échantillons synthétisés avec divers Ca/P par la méthode hydrothermale micro-ondes à 120 °C pendant 15 min sont affichées sur la Fig. 3. Lorsque le Ca/P est de 0,8 ou 1,67, les échantillons sont constitués de microsphères poreuses ( 3b, d). Lorsque le Ca/P est de 2,5, la morphologie des produits commence à se transformer en microsphères à structure vitelline (Fig. 3f). Au fur et à mesure que le Ca/P augmente jusqu'à 3,3, les produits sont entièrement composés de microsphères à structure jaune-coquille (Fig. 3h). Au-delà de cela, certaines des sphères brisées et les noyaux exposés des microsphères jaune-coquille (insert sur la figure 3g) sont observés après fracturation mécanique, fournissant la preuve d'une structure creuse entre le jaune et la coquille. Sur la base de l'observation ci-dessus, nous proposons provisoirement le mécanisme de formation de microsphères à structure jaune-coquille synthétisées avec divers Ca/P. Lorsque le Ca/P est inférieur, les microsphères ACP poreuses se forment en premier, ce qui est attribué à l'effet inhibiteur des molécules d'ATP et de CG ou de leurs dérivés adsorbés à la surface des microsphères. Ensuite, à mesure que le Ca/P augmente davantage, l'ACP métastable continuera de croître, ce qui est entraîné par la sursaturation élevée du système. Enfin, les HAp cristallins se forment sur la surface externe, ce qui est confirmé par l'image TEM haute résolution (HRTEM) des microsphères de la figure 3i (la distance interplanaire de 0,308 nm peut être indexée à (210) de HAp). En conséquence, les structures creuses entre le jaune et la coquille sont générées en raison de la différence de volume ou de densité entre HAp et ACP [24]. La cartographie EDS correspondante indique que les éléments Ca, P et O sont uniformément répartis dans les microsphères. Les spectres EDS de la figure 3k et XPS de la figure 3l révèlent que les éléments chimiques des microsphères comprennent principalement Ca, P et O, ce qui est cohérent avec le résultat du FTIR (Fig. 2).

Images SEM et MET de microsphères d'ATP-CG synthétisées avec divers Ca/P. un , b Ca/P =0,8. c , d Ca/P =1,67. e , f Ca/P =2,5. g , h Ca/P =3,3. je HRTEM, j Cartographie EDS, k Spectres EDS, l Spectres XPS de microsphères ATP-CG avec Ca/P =3,3

L'impact du temps et de la température hydrothermaux assistés par micro-ondes sur la morphologie des microsphères synthétisées avec Ca/P =3,3 est étudié plus en détail. Comme le montrent les figures 4a-b, lorsque le temps hydrothermal est de 5 min, les échantillons sont composés de microsphères poreuses. Comme indiqué ci-dessus, lorsque t =15 min, le produit est également composé de microsphères à structure jaune-coquille (Fig. 4c-d). Lorsque le temps hydrothermal est prolongé à 60 min ou la température augmentée à 160 ^o C, des limites de feuilles ou de tiges sont observées (Fig. 4e-l). La transformation de la morphologie du poreux au vitellus en feuille ou en bâtonnet est attribuée à la poursuite de la croissance de l'ACP avec l'hydrolyse continue des molécules d'ATP et de CG en solution. De plus, l'hydrolyse des molécules d'ATP et de CG ou de leurs dérivés adsorbés en surface sur les microsphères ACP accélère également la croissance des ACP. Un phénomène intéressant est apparu à 60 min ou 160 ^o C, ces feuilles ou tiges sont également développées à partir de nanoparticules ACP (comme indiqué dans les encadrés rouges), ce qui est confirmé par l'analyse DTA de la figure S1. Un pic exothermique à 650 °C est observé dans les courbes DTA [29, 30], qui est attribué à la cristallisation ACP. Le pic exothermique s'affaiblit progressivement avec l'augmentation du temps ou de la température hydrothermale, ce qui implique que la transformation des ACP dans les produits en phosphate de calcium cristallisé.

Images SEM et MET de microsphères d'ATP-CG synthétisées avec Ca/P =3,3 dans différentes conditions expérimentales. un , b T =120 °C, t =5 minutes c , d T =120 °C, t =15 minutes e–h T =120 °C, t =60 minutes je–je T =160 °C, t =15 minutes

La constitution chimique et la structure des échantillons synthétisés avec Ca/P =3,3 sous différents temps ou températures hydrothermales sont étudiées par le FTIR et le XRD. Comme le montre la figure 5a, les pics caractéristiques de PO₄ ³⁻ les ions de HAp sont situés à 1037 cm ⁻¹ et 603 cm ⁻¹ [27]. Le pic à 1122 cm ⁻¹ est assigné au pic caractéristique de PO₄ ³⁻ ions de l'ACP. L'absorption culmine à 1620 cm ⁻¹ et 1383 cm ⁻¹ sont attribuées au pic caractéristique des groupes C=O et C–O de CG, respectivement. Le pic d'absorption à 912 cm ⁻¹ fait référence à la vibration d'étirement asymétrique P–O de l'ATP. En augmentant le temps ou la température hydrothermale, l'intensité des pics caractéristiques de CG et d'ATP est progressivement diminuée, indiquant que les molécules d'ATP et de CG ou leurs dérivés adsorbés à la surface des microsphères sont davantage hydrolysées. Pendant ce temps, l'intensité du pic caractéristique de PO₄ ³⁻ ions dans HAp présente une tendance progressivement augmentée avec la diminution de l'intensité du pic caractéristique ACP, éclairant la transformation de la phase cristalline des produits vers la phase HAp.

un Spectres FTIR et b Modèles XRD de microsphères d'ATP-CG synthétisées avec Ca/P =3,3 dans différentes conditions expérimentales

La figure 5b montre les modèles XRD de différents échantillons. Une bosse caractéristique de phase amorphe vers 2θ =30° de microsphères synthétisées à 5 ou 15 min est observée. Cependant, lorsque le temps hydrothermal est prolongé à 60 min ou que la température est augmentée à 160 °C, la phase cristalline des microsphères se transforme complètement en HAp, qui pourrait être indexée comme données standard (JDCPS n° 09-0432). L'amélioration de l'intensité relative des plans de réseau (211), (300) et (002) pourrait expliquer davantage l'augmentation de la cristallinité des produits. Ainsi, les résultats XRD et FTIR confirment davantage la transformation en phase cristalline des produits avec l'augmentation de la température ou du temps hydrothermal.

Microsphères structurées ATP-CL Yolk-Shell

Afin de comparer le comportement d'adsorption des médicaments, les autres microsphères à structure vitelline ont été préparées en utilisant du CL comme source de calcium organique par la méthode hydrothermale micro-ondes [24]. En termes de morphologie, les échantillons sont toujours constitués de microsphères à structure vitelline, ce qui est vérifié par les sphères brisées (insert sur la Fig. 6a) et les images MET (Fig. 6b, c). Le résultat démontre que le changement de source de calcium n'a pas d'effet significatif sur la morphologie des produits. De plus, la diffraction électronique à zone sélectionnée (SAED) montre les taches SAED discrètes (Fig. 6d), démontrant que des microsphères bien cristallisées sont obtenues. De plus, la cartographie EDS montre la distribution uniforme des éléments Ca, P et O dans les microsphères (Fig. 6e). Les spectres EDS correspondants confirment également la présence d'éléments Ca, P et O dans les microsphères (Fig. 6f), indiquant que les microsphères telles que préparées sont du phosphate de calcium.

un SEM. b , c Images TEM. d S diffraction électronique à zone élue (SAED). e Cartographie EDS et f Spectres EDS des microsphères ATP-CL

Mécanisme d'adsorption HEL et d'adsorption des microsphères

Comme le montre la figure 7, la capacité d'adsorption de deux types de microsphères augmente avec l'augmentation de la concentration initiale de HEL. Lorsque la concentration initiale d'HEL augmente à 6,5 mg/mL, la capacité d'adsorption des microsphères d'ATP-CG atteint un plateau et la capacité d'adsorption maximale des microsphères est d'environ 332 ± 36 mg/g (Fig. 7a), soit environ le double. supérieur à celui des microsphères d'ATP-CL (176 ± 33 mg/g, 6 mg/mL, Fig. 7b).

Courbe d'adsorption de microsphères à différentes concentrations initiales de HEL. un Microsphères d'ATP-CG. b Microsphères ATP-CL

Le résultat d'adsorption HEL est en outre soutenu par les spectres FTIR et les courbes TG. Comme le montrent les Fig. 8a, b, l'absorption culmine à 1134 cm ⁻¹ (1139 cm ⁻¹ ) et 563 cm ⁻¹ (568 cm ⁻¹ ) affecté au pic caractéristique PO₄ ³⁻ ions d'ACP et 1039 cm ⁻¹ (1040 cm ⁻¹ ) attribué au pic caractéristique de PO₄ ³⁻ des ions de HAp sont observés dans les microsphères adsorbées par HEL, ce qui indique que l'introduction de HEL dans les microsphères n'entraîne aucun changement significatif dans la structure des microsphères. L'adsorption culmine à 1542 cm ⁻¹ et 1545 cm ⁻¹ attribués au groupe amide de HEL sont observés dans les microsphères adsorbées par HEL, confirmant que HEL est adsorbé avec succès sur les microsphères. Pendant ce temps, les bandes d'adsorption à 2966, 2962, 2935 et 2927 cm ⁻¹ originaire de –CH₃ et –CH₂ des groupes de HEL sont également détectés dans les microsphères adsorbées par HEL, ce qui vérifie en outre la présence de HEL sur les microsphères. Les courbes TGA montrent que la perte de poids des microsphères d'ATP-CG avant et après l'adsorption de HEL est de 11,3 % et 36,7 %, respectivement (Fig. 8c). Par conséquent, la capacité d'adsorption HEL des microsphères d'ATP-CG est d'environ 340 mg/g. Cependant, une perte de poids de 21,1 % d'ATP-CL est obtenue avant adsorption d'HEL et 37 % apparaît sur les microsphères adsorbées par HEL (Fig. 8d). Ainsi, la capacité d'adsorption de HEL est de 189 mg/g pour les microsphères d'ATP-CL. Les résultats TGA sont proches du résultat de la Fig. 7.

Spectres FT-IR et courbes TGA des microsphères avant et après adsorption HEL. un Spectres FTIR et c Courbes TGA des microsphères ATP-CG, b Spectres FTIR et d Courbes TGA des microsphères ATP-CL

Pour étudier la cause de la différence de capacité d'adsorption entre deux types de microsphères, les données d'adsorption à l'équilibre des microsphères sont analysées plus avant selon le modèle isotherme D-R. Les courbes d'ajustement sont illustrées à la Fig. 9 et les paramètres d'ajustement sont répertoriés dans le Tableau 1, respectivement. D'après les résultats d'ajustement, le coefficient de corrélation de l'ATP-CG est supérieur à celui de l'ATP-CL, ce qui suggère que le modèle D-R est adapté pour décrire le comportement d'adsorption de médicament des microsphères d'ATP-CG. Depuis le E est inférieure à 8 kJ/mol, l'adsorption de HEL sur les microsphères d'ATP-CG est une sorption physique. La capacité maximale (Q _m ) de microsphères d'ATP-CG pour HEL pourrait atteindre près de 381 mg/g, ce qui est proche du résultat de la figure 7a.

un Modèle d'isothermes d'adsorption de HEL sur des microsphères d'ATP-CG. b Modèle d'isothermes d'adsorption de HEL sur microsphères ATP-CL

Puisque l'adsorption de HEL sur les microsphères d'ATP-CG est une sorption physique, le potentiel de surface des microsphères est étudié. Comme le montre la figure 10a, la valeur du potentiel zêta des microsphères ATP-CG, ATP-CL et HEL dans l'eau ultrapure est de – 17 mV, - 22 mV et 20 mV, respectivement. Après l'adsorption HEL, la valeur du potentiel zêta des microsphères ATP-CG et ATP-CL passe à 2,7 mV et 1,5 mV, respectivement, indiquant que l'adsorption des molécules HEL sur la surface des microsphères par la force électrostatique attractive. Cependant, la force électrostatique attractive n'est pas la cause principale de la différence de capacité d'adsorption entre deux types de microsphères, car il n'y a pas de différence significative dans les valeurs de potentiel zêta (−17 mV et –22 mV) entre les microsphères.

Potentiels zêta de l'HEL et des microsphères avant et après l'adsorption de HEL

Par conséquent, afin d'éclairer davantage la raison provoquant la différence de capacité d'absorption entre les microsphères, la surface spécifique des microsphères est étudiée. Comme le montre la figure 11a, la surface spécifique BET (S _PARIER ) de microsphères d'ATP-CG est de 143 m ² g ⁻¹ , qui est environ trois fois plus élevée que les microsphères d'ATP-CL (55 m ² g ⁻¹ , Tableau 2). Ainsi, la surface spécifique peut contribuer à la différence de capacité d'absorption entre les microsphères. Une telle surface spécifique élevée des microsphères d'ATP-CG est principalement attribuée à la faible cristallinité [31]. D'après la figure 11b, les microsphères d'ATP-CG présentent une cristallinité inférieure à celle des microsphères d'ATP-CL. De plus, la différence de cristallinité entre l'ATP-CG et l'ATP-CL est principalement due aux différentes conditions de synthèse. Généralement, la cristallinité du produit augmente avec le degré d'hydrolyse des réactifs sous certaines pressions et températures. Ici, l'acidité de l'acide gluconique (pKa =3,39) est supérieure à celle de l'acide l-lactique (pKa =3,86), ce qui entraînerait une vitesse d'hydrolyse plus lente et présenterait finalement une cristallinité plus faible. En conséquence, des microsphères d'ATP-CG avec une surface spécifique plus élevée sont obtenues en modifiant la source de calcium.

un Isothermes d'adsorption-désorption d'azote. b Modèles XRD de microsphères

Conclusions

Les microsphères de coquille de jaune d'ATP-CG ont été conçues en utilisant l'ATP comme source de phosphore organique et le CG comme source de calcium organique grâce à une méthode hydrothermale assistée par micro-ondes. Les microsphères présentent une surface spécifique élevée et une capacité d'adsorption élevée. Les influences du Ca/P, de la température hydrothermale et du temps sur la morphologie et la structure des microsphères ont également été étudiées. L'étude indique que la source de phosphore organique et la source de calcium organique ont un effet significatif sur la formation de microsphères à structure vitelline. De plus, les conditions hydrothermales, notamment Ca/P, hydrothermales et thermiques, sont responsables de la formation de microsphères vitellines. En outre, nous constatons que la surface spécifique et les propriétés chimiques de surface telles que le potentiel de surface sont deux facteurs clés qui affectent la capacité d'adsorption des microsphères en comparant le comportement d'adsorption HEL de deux types de microsphères synthétisées avec une source de calcium différente.

Disponibilité des données et des matériaux

Toutes les données étayant les conclusions de cet article sont incluses dans l'article.

Abréviations

BET :

Mesures Brunauer-Emmet-Teller

FTIR :

Spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier

TEM :

Transmission electron microscopy

XRD :

Diffraction des rayons X

TGA :

Thermogravimetry analysis

HRTEM :

High-resolution TEM

SAED :

Diffraction électronique à zone sélectionnée