Chitosan-apatite composites: synthesis and properties

Abstract

The aim of this short review was to discuss applications of a unique biopolymer chitosan in practical medicine, especially for bone tissue engineering. The article highlights the preparation and properties of innovative chitosan-based biomaterials such as CaP-chitosan (CS-CP)-composites and chitosan-alginate (CS-AG)-scaffolds. This paper takes a closer look at the physicochemical properties, spectral characteristics and chemical modifications of the chitosan molecule. The obtained chitosan-apatite composites were analysed using X-ray diffraction to verify the crystalline nature of their structures. It was observed that the addition of chitosan to the composite material reduces apatite crystallinity. Besides, an accent was made on antibacterial properties of chitosan, the use of chitosan nanoparticles to produce nanofibers and controlled drug delivery systems. Keywords: chitosan, hydroxyapatite, biocomposites, X-ray diffraction.

Мета цього короткого огляду – розгляд застосування унікального біополімеру хітозану в практичній медицині, особливо для інженерії кісткової тканини. Основне місце в статті відведено синтезу та властивостям інноваційних біоматеріалів на основі хітозану, таким як CaP-хітозан (CS-CP)-композити і хітозан-альгінатні (CS-AG)-скаффолди. У статті висвітлено фізико-хімічні властивості, спектральні характеристики і хімічні модифікації молекули хітозану. Отримані хітозан-апатитні композитні матеріали були проаналізовані з використанням методу рентгенівської дифракції для аналізу кристалічної природи їх структур. Було виявлено, що додавання хітозану до композитного матеріалу призводить до зниження кристалічності вихідного апатиту. Крім того, акцентовано увагу на антибактеріальні властивості хітозану, використанні наночастинок хітозану для отримання нановолокон і створенні системи контрольованої доставки ліків.

Цель этого краткого обзора – рассмотреть применения уникального биополимера хитозана в практической медицине, особенно для инженерии костной ткани. Основное место в статье отведено синтезу и свойствам инновационных биоматериалов на основе хитозана, таким как CaP-хитозан (CS-CP)-композиты и хитозан-альгинатные (CS-AG)-скаффолды. В статье освещены физико-химические свойства, спектральные характеристики и химические модификации молекулы хитозана. Полученные хитозан-апатитные композитные материалы были проанализированы с использованием метода рентгеновской дифракции для анализа кристаллической природы их структур. Было обнаружено, что добавление хитозана к композитному материалу приводило к снижению кристалличности исходного апатита. Кроме того, акцентировано внимание на антибактериальных свойствах хитозана, использовании наночастиц хитозана для получения нановолокон и создании систем контролируемой доставки лекарств.