20.500.12556/RUL-185930 Bioaktivni biomateriali na osnovi hidroksiapatita, dopiranega z več dopanti, za regeneracijo kostnega tkiva Bioactive biomaterials based on hydroxyapatite doped with multiple dopants for bone tissue regeneration Hidroksiapatit (HAp, Ca$_{10}$(PO$_4$)$_6$(OH)$_2$) je glavna anorganska sestavina kostnega tkiva in predstavlja približno 65% kostne mase. Sintetični HAp je biokompatibilen, osteokonduktiven in se široko uporablja v kostnem tkivnem inženirstvu, vendar ima omejen potencial za obnovo kostnega tkiva ter spodbujanje diferenciacije človeških mezenhimskih matičnih celic (hMSC). Dopiranje HAp z bioaktivnimi ioni dokazano izboljša njegovo bioaktivnost in sposobnost induciranja osteogene diferenciacije. Večkrat dopirani hidroksiapatiti (mHAp), ki vsebujejo več različnih ionov, omogočajo sinergističen učinek, pri katerem posamezni ioni prispevajo k različnim fazam kostne regeneracije. Stroncijevi (Sr$^{2+}$) in galijevi (Ga$^{3+}$) ioni delujejo antiresorptivno in zavirajo aktivnost osteoklastov, magnezijevi (Mg$^{2+}$) in cinkovi (Zn$^{2+}$) ioni sodelujejo pri mineralizaciji in vzdrževanju kostne gostote, medtem ko silicijevi (Si$^{4+}$) ioni spodbujajo proces angiogeneze in prispevajo k ohranjanju kakovosti kostne matrice in mehanskih lastnosti kosti. mHAp tako deluje kot sistem za postopno sproščanje dopiranih ionov med bioresorpcijo, kar omogoča dolgotrajno stimulacijo naravne kostne regeneracije. Poleg tega prisotnost Ga$^{3+}$ ionov zagotavlja tudi antimikrobno zaščito, kar je ključno za preprečevanje okužb pri kostnih implantatih. Namen magistrskega dela je bila sinteza in karakterizacija večkrat dopiranega hidroksiapatita z ioni Mg$^{2+}$, Zn$^{2+}$, Ga$^{3+}$, Sr$^{2+}$ in Si$^{4+}$ ter vrednotenje vpliva dopiranja na lastnosti sintetiziranega materiala. Glavni cilji raziskave so: (i) sinteza mHAp, dopiranega z optimalnimi koncentracijami Mg$^{2+}$, Zn$^{2+}$, Ga$^{3+}$, Sr$^{2+}$ in Si$^{4+}$ ionov; (ii) karakterizacija strukturnih, morfoloških in površinskih lastnosti sintetiziranega materiala, ki so ključne za njegovo bioaktivnost in osteointegracijo; ter (iii) priprava vzorcev mHAp za vrednotenje osteogene bioaktivnosti in antimikrobne aktivnosti. V eksperimentalnem delu magistrske naloge je bila za pripravo večkrat dopiranega hidroksiapatita uporabljena metoda mokre kemijske precipitacije ob prisotnosti sečnine kot precipitacijskega agensa. Sintezirani material je bil karakteriziran s strukturnimi (XRD, FTIR), morfološkimi (SEM, EDS), termičnimi (TGA-DSC) in površinskimi (BET) analizami ter elementno analizo (ICP-MS). Rezultati raziskave prispevajo k razumevanju vpliva večkratnega dopiranja na strukturo in funkcionalnost hidroksiapatita ter predstavljajo osnovo za razvoj novega biomateriala z izboljšanimi regenerativnimi in antimikrobnimi lastnostmi za uporabo v regenerativni medicini in kostnem tkivnem inženirstvu. Hydroxyapatite (HAp, Ca$_{10}$(PO$_4$)$_6$(OH)$_2$) is the main inorganic component of bone tissue, accounting for approximately 65% of bone mass. Synthetic HAp is biocompatible, osteoconductive, and widely used in bone tissue engineering; however, it has limited potential for bone tissue regeneration and for promoting the differentiation of human mesenchymal stem cells (hMSC). Doping HAp with bioactive ions has been shown to improve its bioactivity and capacity to induce osteogenic differentiation. Multi-doped hydroxyapatites (mHAp), containing several different ions, enable a synergistic effect in which individual ions contribute to different phases of bone regeneration. Strontium (Sr$^{2+}$) and gallium (Ga$^{3+}$) ions act as antiresorptive agents and inhibit osteoclast activity, magnesium (Mg$^{2+}$) and zinc (Zn$^{2+}$) ions participate in mineralization and maintenance of bone density, while silicon (Si$^{4+}$) ions support angiogenesis and contribute to preserving the quality of the bone matrix and the mechanical properties of bone. Multi-doped HAp thus acts as a system for the gradual release of doped ions during bioresorption, enabling long-term stimulation of natural bone regeneration. Furthermore, the presence of Ga$^{3+}$ ions provides antimicrobial protection, which is essential for preventing infections in bone implants. The aim of this master's thesis was to synthesize and characterize hydroxyapatite co-doped with Mg$^{2+}$, Zn$^{2+}$, Ga$^{3+}$, Sr$^{2+}$ and Si$^{4+}$ ions, and to evaluate the effect of doping on the properties of the synthesized material. The main research objectives are: (i) synthesis of mHAp doped with optimal concentrations of Mg$^{2+}$, Zn$^{2+}$, Ga$^{3+}$, Sr$^{2+}$ and Si$^{4+}$ ions; (ii) characterization of the structural, morphological, and surface properties of the synthesized material, which are critical for its bioactivity and osseointegration; and (iii) preparation of mHAp samples for the evaluation of osteogenic bioactivity and antimicrobial activity. In the experimental part of the master's thesis, the wet chemical precipitation method in the presence of urea as a precipitating agent was used for the preparation of multi-doped hydroxyapatite. The synthesized material was characterized by structural (XRD, FTIR), morphological (SEM, EDS), thermal (TGA-DSC), and surface (BET) analyses, as well as elemental analysis (ICP-MS). The results of this research contribute to the understanding of the effect of multi-doping on the structure and functionality of hydroxyapatite and provide a foundation for the development of a novel biomaterial with improved regenerative and antimicrobial properties for use in regenerative medicine and bone tissue engineering. hidroksiapatit biomateriali dopiranje mokra kemijska precipitacija kostno tkivno inženirstvo hydroxyapatite biomaterials doping wet chemical precipitation bone tissue engineering true false false Slovenski jezik Angleški jezik Magistrsko delo/naloga 2026-08-24 09:00:22 2026-08-24 09:00:40 2026-09-04 10:30:33 0000-00-00 00:00:00 2026 0 0 0000-00-00 NiDoloceno NiDoloceno NiDoloceno 0000-00-00 0000-00-00 0000-00-00 25859 290021635 Angjelovikj_Vanja_-_Bioaktivni_biomateriali_na_osnovi_hidroksiapatita,_dopiranega_z_vec_dopanti,.pdf Angjelovikj_Vanja_-_Bioaktivni_biomateriali_na_osnovi_hidroksiapatita,_dopiranega_z_vec_dopanti,.pdf 1 05E3A5B4DE0E96D918602CC69A719427 37dd2d132090bcb73c9d5ff5a494e0b4d5c3e6e075617c568986abddbe97cfdc 29eae7d9-9f89-11f1-9b0d-0050569b8976 https://repozitorij.uni-lj.si/Dokument.php?lang=slv&id=244942 Fakulteta za kemijo in kemijsko tehnologijo 0 0 0