リチウムドープヒドロキシアパタイトの電荷補償の特性

ヒドロキシアパタイト（HA）は、さまざまな生物医学用途で最も人気のある材料の1つであり、そのアプリケーションの分野が拡大しています。リチウム（Li+）は、HAの生物学的挙動を修正するための有望な候補です。Li+は、アルカリおよび生体電気材料として、人体の微量で存在します。同時に、HA構造にLi+を導入するには、酸化度の違いにより電荷残高補償が必要であり、この補償のスキームは依然として未解決の問題です。現在の研究では、Li+ドープHA合成の理論的および実験的研究の結果が提示されています。X線回折データ、フーリエ変換赤外線分光法、および電子常磁性共鳴法の組み合わせによると、0.05 mol％までの量でのLi+の導入は、HA構造の保存をもたらしました。密度官能理論の計算は、Li+が小さなジオメトリ摂動を伴うCa（1）の位置に優先的に組み込まれることを示しています。CA（2）位置での可能性の低い位置は、陰イオンチャネルの劇的な摂動につながります。

Hydroxyapatite (HA) remains one of the most popular materials for various biomedical applications and its fields of application have been expanding. Lithium (Li+) is a promising candidate for modifying the biological behavior of HA. Li+ is present in trace amounts in the human body as an alkaline and bioelectric material. At the same time, the introduction of Li+ into the HA structure required charge balance compensation due to the difference in oxidation degree, and the scheme of this compensation is still an open question. In the present work, the results of the theoretical and experimental study of the Li+-doped HA synthesis are presented. According to X-ray diffraction data, Fourier transform infrared spectroscopy as well as the combination of electron paramagnetic resonance methods, the introduction of Li+ in the amount up to 0.05 mol% resulted in the preservation of the HA structure. Density functional theory calculations show that Li+ preferentially incorporates into the Ca (1) position with a small geometry perturbation. The less probable positioning in the Ca (2) position leads to a drastic perturbation of the anion channel.