A funkcionalitás nanoszerkezeti hátterének vizsgálata a biogén, biokompatibilis ásvány apatit esetében  részletek

súgó  nyomtatás 
vissza »
 

Projekt adatai

  
azonosító
125100
típus K
Vezető kutató Kovácsné Kis Viktória
magyar cím A funkcionalitás nanoszerkezeti hátterének vizsgálata a biogén, biokompatibilis ásvány apatit esetében
Angol cím Investigation of the nanostructural background of functionality in the case of biogenic and biocompatible mineral apatite
magyar kulcsszavak biogén apatit, biokompatibilitás, nanoszerkezet, transzmissziós elektronmikroszkópia
angol kulcsszavak biogenic apatite, biocompatibility, nanostructure, transmission electron microscopy
megadott besorolás
Ásványtan, kőzettan (Komplex Környezettudományi Kollégium)70 %
Ortelius tudományág: Ásványtan
Anyagtudomány és Technológia (gépészet-kohászat) (Műszaki és Természettudományok Kollégiuma)30 %
Ortelius tudományág: Nanotechnológia (Anyagtechnológiák)
zsűri Földtudományok 1
Kutatóhely Műszaki Fizikai és Anyagtudományi Intézet (HUN-REN Energiatudományi Kutatóközpont)
résztvevők Balázsi Katalin
Czigány Zsolt
Dódony István
Fogarassy Zsolt
Hajagos-Nagy Klára
Kovács Zsolt
Misják Fanni
Radnóczi György
Rózsa Noémi Katinka
Sulyok Attila
projekt kezdete 2017-12-01
projekt vége 2022-11-30
aktuális összeg (MFt) 22.796
FTE (kutatóév egyenérték) 15.13
állapot aktív projekt





 

Zárójelentés

  
kutatási eredmények (magyarul)
A kristálykémia és a nanoszerkezet finomhangolásával a biogén apatit nanostruktúrák képesek élettani szerepükhöz magas szinten alkalmazkodni. A szerkezet és a funkció kapcsolatát csont-apatiton és fogzománc apatiton vizsgáltuk, a nanokristályos hidroxilapatit képződését bioaktív üvegek in vitro kísérleteivel követtük. Főbb eredményeink: (1) Bioaktív üvegekben az amorf szilikát- és foszfátklaszterek elkülönülése az apatit kristályosodásának első lépése. (2) Egyedi csont-apatit nanokristályok atomi szerkezetére modellt alkottunk, mely szerint a CO3 az egyik foszfátrétegben lokalizáltan épül be. A CO3 maximális mennyisége elemi cellánkánt egy molekula, ezt oldási kísérleteink is igazolták. vékony lemez alakú nanokristályok (010) és (0-10) kristálylapjainak összetétele eltérő, pozitív (Ca) és negatív (PO4) töltésű felületek alakulnak ki. (3) Fogzománc rugalmas moduluszának térbeli változása és rágás közbeni terheléshez történő finomhangolása a kristálytani anizotrópia gradiens jellegű változásához köthető. Mg ioncserélt felületen keménységnövekedést mutattunk ki, melyet a felületi zóna krisztallitméret-csökkenéssel és a mélyebb zónában a vakanciákba beépülő Mg szilárdság növelő hatásával magyaráztunk. (4) Kalibrációs és kiértékelési eljárást dolgoztunk ki elektrondiffrakcióra, mely a nanoanyagok gyors kvantitatív analízisét teszi lehetővé a labor röntgendiffrakciót közelítő pontossággal.
kutatási eredmények (angolul)
Finely tuned crystal chemistry and nanostructure allows biogenic apatite a highly specialized adaptation to different physiological roles. The relation of structure and function was studied using bone and dental enamel apatite. In addition, we followed the crystallization of nanocrystallite hydroxyapatite through in vitro experiments performed on bioactive glasses. Our main results: (1) For bioactive glasses, the separation of amorphous silicate and phosphate clusters was identified as the first step of nanocrystalline apatite formation. (2) We proposed a model for the atomic structure of bone apatite, which contains CO3 localized in one of the phosphate layers. The maximum amount of CO3 is one molecule per unit cell, which was confirmed by dissolution experiments. The composition of (010) and (0-10) facets of thin bone apatite platelets is different and positively (Ca) and negatively charged (PO4) surfaces form. (3) Spatial variation of elastic modulus in dental enamel is controlled by graded structural anisotropy, allowing optimal mechanical performance during mastication. Increase of nanohardness after Mg ion exchange experiments was explained as the combined effect of the decreased crystallite size and strengthening effect of incorporating Mg ions. (4) A calibration and evaluation procedure for electron diffraction was proposed, allowing fast quantitative analysis of nanosized materials reaching the accuracy of the laboratory XRD.
a zárójelentés teljes szövege https://www.otka-palyazat.hu/download.php?type=zarobeszamolo&projektid=125100
döntés eredménye
igen





 

Közleményjegyzék

  
Viktória Kovács Kis, Zsolt Czigány, Zsolt Dallos, Dávid Nagy, István Dódony: HRTEM study of individual bone apatite nanocrystals reveals symmetry reduction with respect to P6 3 /m apatite., Materials Science & Engineering C 104 (2019) 109966, 2019
M. Fábián 1,2, * , Zs. Kovács 3 , J. L. Lábár 1 I. Székács 1 , and V. Kovács Kis 1,4, *: Network structure and thermal properties of bioactive (SiO 2 –CaO–Na 2 O–P 2 O 5 ) glasses, J. Mater. Sci. February 2020, Volume 55, Issue 6, pp 2303–2320, 2020
Dallos Zsolt, Kis Viktória Kovács, Kristály Ferenc, Dódony István: Leaching mechanism of bioapatite in carbonate-saturated water, CRYSTENGCOMM 22: (16) pp. 2788-2794., 2020
Kis VK., Sulyok A, Hegedűs M, Kovács I, Rózsa N, Kovács Zs: Magnesium incorporation into primary dental enamel and its effect on mechanical properties, Acta Biomaterialia, Volume 120, 15 January 2021, Pages 104-115, 2021
Zs. Czigány, V. Kovács Kis: Standardization and evaluation of electron diffraction measurements for characterization of bioapatite in human dental enamel, Abstract Book, 13th International Conference on Nanomaterials, Oct 20-22, 2021, Brno, Czech Republic, 2021
V. Kovács Kis, Zs. Czigány, M. Hegedűs, Zs. Kovács: Texture properties of primary dental enamel along prism growth direction., Abstract Book, 13th International Conference on Nanomaterials, Oct 20-22, 2021, Brno, Czech Republic, 2021, 2021
Takács Dániel (témavezető Sulyok Attila): Emberi tejfog fogzománcának vizsgálata XPS módszerrel, Óbudai Egyetem, BSc szakdolgozat, 2021
Hegedűs Máté (témavezetők: Kis Viktória, Kovács Zsolt): Mechanical characterization of human primary enamel, ELTE MSc Szakdolgozat, 2021
Hegedűs Máté (témavezetők: Kis Viktória, Kovács Zsolt): Humán tejfog zománcon és különböző kalcium-foszfátokon végzett ioncserés vizsgálatok, ELTE BSc Szakdolgozat, 2019
Czigány Zsolt, Kis Viktória Kovács: Acquisition and evaluation procedure to improve the accuracy of SAED, MICROSCOPY RESEARCH AND TECHNIQUE in press: p. in press., 2022
Kovács Zs, Fábián M, Szász N, Székács I, Kis-Kovacs V: Tracking the initial stage of bioactive layer formation on Si-Ca-Na-P oxide glasses by nanoindentation, JOURNAL OF NON-CRYSTALLINE SOLIDS 581: 121416, 2022
Kovácsné Kis Viktória, Czigány Zsolt, Kovács Zsolt: Nanokristályos anyagok Rietveld analízise elektrondiffrakciós mérések alapján, In: Kittel, Ágnes; Solymosi, Katalin; Barna, László (szerk.) A Magyar Mikroszkópos Társaság 2022 Konferenciájának Kivonatkönyve, Magyar Mikroszkópos Társaság (2022) pp. 126-129., 2022
Máté Hegedűs, László Előd Aradi, Viktória Kovácsné Kis, Zsolt Kovács: Anizotrópia vizsgálata fogzománcban pásztázó elektronmikroszkópos és Raman spektroszkópos módszerekkel, In: Kittel, Ágnes; Solymosi, Katalin; Barna, László (szerk.) A Magyar Mikroszkópos Társaság 2022 Konferenciájának Kivonatkönyve, Magyar Mikroszkópos Társaság (2022) pp. 44-47., 2022
Máté Hegedűs, Zsolt Kovács, László Előd Aradi, Viktória Kovács Kis, Noémi Rózsa: Structural anisotropy in primary dental enamel and its relation to mechanical properties, , 2022
Viktória K. Kis, Attila Sulyok, Máté Hegedűs, Noémi Rózsa, Zsolt Kovács: TEM Study on the Nanostructure Change of Primary Dental Enamel Subjected to Mechanical and Chemical Surface Modifications, In: Velimir, R. Radmilović; Vuk, V. Radmilović (szerk.) Second InternatIonal conference on electron microscopy of nanostructures, Serbian Academy of Sciences and Arts (2022) pp. 154-155., 2022
Viktoria Kovács Kis, Zsolt Czigány, Zsolt Kovács: Microstructure Investigation of Nanocrystalline Materials Using Electron Diffraction Based Rietveld Analysis – Approximation of Instrumental Broadening, In: Velimir, R. Radmilović; Vuk, V. Radmilović (szerk.) Second InternatIonal conference on electron microscopy of nanostructures, Serbian Academy of Sciences and Arts (2022) pp. 98-99., 2022
Dallos Zsolt, Kis Viktória Kovács, Kristály Ferenc, Dódony István: Leaching mechanism of bioapatite in carbonate-saturated water, CRYSTENGCOMM 22: (16) pp. 2788-2794., 2020
Kis VK., Sulyok A, Hegedűs M, Kovács I, Rózsa N, Kovács Zs: Magnesium incorporation into primary dental enamel and its effect on mechanical properties, ACTA BIOMATERIALIA 6906, 2020
Kis V.K., Czigány Z., Dallos Z., Nagy D., Dódony I.: HRTEM study of individual bone apatite nanocrystals reveals symmetry reduction with respect to P63/m apatite, MATERIALS SCIENCE & ENGINEERING C-MATERIALS FOR BIOLOGICAL APPLICATIONS 104: 109966, 2019
Krisztián Kiss, Tamás Szeniczey, Kinga Karlinger, Zsuzsanna Mészáros Kis, Enikő Szvák, Erika Molnár, Antónia Marcsik, Antal Sklánitz, Lénárd Szabó, Zsolt Dallos, Viktória Kovács Kis, Krisztina Buczkó, Tamás Hajdu: A possible case of metastatic cancer from Kehida-Fövenyes (7th-8th century A.D.), In: Novak, Mario; Cvitkušić, Barbara; Janković, Ivor; Jarec, Morana; Missoni, Saša (szerk.) 22nd European Meeting of the Paleopathology Association. Book of Abstracts, Institute for Anthropological Research (2018) pp. 35-35., 2018
1. V.K. Kis, M. Fábián and J. Lábár: Mineralogical applications of ePDF analysis of amorphous materials - need for validation., Mini-Workshop on ePDF analysis, 28-29 March, 2018, Ulm, Germany. invited talk, 2018
2. M. Fábián, V.K. Kis: Bioactive glasses: structure characteristics and bone regeneration application, 20th International School and Conference on Condensed Matter Physics, 3-7 September, 2018, Varna, Bulgaria. invited lecture, 2018
3. Kovács Kis, Viktória and Fábián, Margit and Székács, Inna and Kovács, Ivett and Lábár, János and Kovács, Zsolt: Structural investigations on bioactive glasses, Magyar Mikroszkópos Konferencia, Siófok Hungary. talk, 2018
4. M. Fábián, V.K. Kis: Neutron diffraction and Raman spectroscopic study of bioactive silica based glasses, American Neutron Scattering Conference, lecture, 24-28 June, 2018, Maryland, USA, talk, 2018
5. V.K. Kis, Zs. Dallos, Zs. Czigány, D. Nagy, I. Dódony: HRTEM study of bone mineral nanocrystals, Téli Ásványtudományi Iskola, 19-20 January, 2018, Veszprém, Hungary. talk, 2018
6. Kovács Kis, Viktória and Dallos, Zsolt and Czigány, Zsolt and Nagy, Dávid and Dódony, István: Discrepancies between the nanostructure of bone apatite and hydroxylapatite. An HRTEM study., In: International Microscopy Conference, Sydney, Australia. Poster presentation, 2018
8. Dallos, Zsolt, Kovács Kis, Viktória, Kristály, Ferenc and Dódony, István: Heating experiments on bone apatite to observe structural alterations., n: International Microscopy Conference, Sydney, Australia. Poster presentation, 2018
9. Kiss, Krisztián and Szeniczey, Tamás and Karlinger, Kinga and Mészáros Kis, Zsuzsanna and Szvák, Enikő and Molnár, Erika and Marcsik, Antónia and Sklánitz, Antal and Szabó, Lénárt and Dallos, Zsolt and Kovács Kis, Viktória and Buczkó, Krisztina and Hajdu, Tamás: A possible case of metastatic cancer from Kehida-Fövenyes (7 -8 century., In: 22nd European Meeting of the Paleopathology Association, Zagreb, Croatia. Poster presentation, 2018
Viktória Kovács Kis, Zsolt Czigány, Zsolt Dallos, Dávid Nagy, István Dódony: HRTEM study of individual bone apatite nanocrystals reveals symmetry reduction with respect to P6 3 /m apatite., Materials Science & Engineering C 104 (2019) 109966, 2019
M. Fábián 1,2, * , Zs. Kovács 3 , J. L. Lábár 1 I. Székács 1 , and V. Kovács Kis 1,4, *: Network structure and thermal properties of bioactive (SiO 2 –CaO–Na 2 O–P 2 O 5 ) glasses, J. Mater. Sci. February 2020, Volume 55, Issue 6, pp 2303–2320, 2019
Kis VK, Sulyok A, Hegedűs M, Kovács I & Kovács Z:: Transformation of Synthetic and Biogenic Apatites in Mg2+ Rich Environment., Goldschmidt Abstracts, 2019 1698, 2019
Kis VK, Sulyok A, Hegedűs M, Kovács I & Kovács Z: Investigation of Mg2+ incorporation into deciduous enamel and its effect on the mechanical properties, Book of Abstracts BIOMIN XV: 15th International Symposium on Biomineralization. München, 2019. szept. 9-13., 2019




 

Projekt eseményei

  
2020-05-05 12:49:27
Résztvevők változása



vissza »