Аспирантка Института физики Казанского федерального университета Дарья Шуртакова стала победительницей конкурса Российского фонда фундаментальных исследований на лучшие проекты фундаментальных научных исследований, выполняемые молодыми учеными, обучающимися в аспирантуре («Аспиранты»).
Она получила грант в размере 1 200 000 рублей на свое диссертационное исследование «Расчет спектров электронного парамагнитного резонанса из первых принципов в кристаллах фосфата кальция».
«Кристаллы группы фосфатов кальция сейчас активно изучаются с целью использования их в качестве перспективных материалов для медицины. Они необходимы, в первую очередь, для создания современных костных имплантатов. Физико-химические и биологические свойства таких материалов могут варьироваться в зависимости от примесей, которые либо внедряются целенаправленно, либо попадают в кристаллическую решетку во время химической реакции», - ввела в курс дела Дарья Шуртакова.
Одним из самых информативных экспериментальных методов, дающих представление о таких примесях, является метод электронного парамагнитного резонанса (ЭПР).
«Когда в структуре присутствуют несколько парамагнитных центров (ионов металлов, которые используются в качестве примесей), интерпретация с помощью ЭПР может быть затруднена. Кроме того, нельзя напрямую сделать вывод о том, как именно располагается примесный центр, в каком локальном окружении. Помимо экспериментальных методов, структура примесей и их физические свойства могут быть рассчитаны с использованием теории функционала плотности. В проекте предполагается совместное применение этих методов c целью получения новой информации о синтетических фосфатах кальция», - рассказала молодой ученый Института физики.
Материалы на основе синтетических фосфатов кальция сейчас активно используются для изготовления имплантатов для ортопедии и стоматологии, но, по словам научного руководителя Д.Шуртаковой, доцента кафедры квантовой электроники и радиоспектроскопии Института физики КФУ Георгия Мамина, они не совершенны.
«Мы пытаемся изменить структуру фосфатов кальция таким образом, чтобы повысить «приживаемость» имплантатов. С этой целью добавляем в кристаллы примесные ионы различных металлов - железа, цинка, марганца, меди и др. Наша цель – синтезировать такое вещество, которое способствовало бы «прорастанию» костной ткани. Тогда вживленный в организм человека имплантат будет постепенно заменяться на его собственную кость», - резюмировал Г.Мамин.
Он отметил, что решением этой проблемы сотрудники кафедры квантовой электроники и радиоспектроскопии (в их числе Дарья Шуртакова) занимаются совместно с учеными Института металлургии и металловедения им. А.А.Байкова РАН (г.Москва) в рамках гранта РНФ «Разработка каталитических систем на основе нанодисперсного гидроксиапатита и железо-замещенного гидроксиапатита для окисления серосодержащих соединений в нефтепродуктах».