High-purity nano hydroxyapatite (CaP) synthesized at low temperature (<100°C): a promising candidate for large-scale production of nano fertilizers

Editorial Board PCSS Journal; Тхі Мі Ан Нгуєн; Тхань Шінь До; Тай Тхінь Ле; Тхі Кім Суан Нгуєн; Конг Дан Нгуєн; Ні К’єу Во; Нгок Туан Ан Май

doi:10.15330/pcss.26.3.532-540

Автор(и)

Тхі Мі Ан Нгуєн Дослідницькі лабораторії Саїгонського високотехнологічного парку, м. Тху Дук, м. Хошимін, В’єтнам https://orcid.org/0009-0004-6698-0213
Тхань Шінь До Дослідницькі лабораторії Саїгонського високотехнологічного парку, м. Тху Дук, м. Хошимін, В’єтнам
Тай Тхінь Ле Дослідницькі лабораторії Саїгонського високотехнологічного парку, м. Тху Дук, м. Хошимін, В’єтнам
Тхі Кім Суан Нгуєн Дослідницькі лабораторії Саїгонського високотехнологічного парку, м. Тху Дук, м. Хошимін, В’єтнам
Конг Дан Нгуєн Дослідницькі лабораторії Саїгонського високотехнологічного парку, м. Тху Дук, м. Хошимін, В’єтнам https://orcid.org/0009-0000-2106-8918
Ні К’єу Во Дослідницькі лабораторії Саїгонського високотехнологічного парку, м. Тху Дук, м. Хошимін, В’єтнам
Нгок Туан Ан Май Дослідницькі лабораторії Саїгонського високотехнологічного парку, м. Тху Дук, м. Хошимін, В’єтнам https://orcid.org/0009-0004-5860-6969

DOI:

https://doi.org/10.15330/pcss.26.3.532-540

Ключові слова:

нано-гіроксиапатит (CaP), нанодобрива, низькотемпературний синтез, триетаноламін (TEA), стале сільське господарство, контрольоване вивільнення поживних речовин

Анотація

Нанорідкі добрива на основі фосфату кальцію (CaP) демонструють значний потенціал у підвищенні ефективності засвоєння поживних речовин завдяки контрольованому та пролонгованому вивільненню іонів кальцію (Ca) та фосфату (P). У даній роботі було успішно синтезовано високочисті наночастинки фосфату кальцію з однорідними розмірами на рівні кількох десятків нанометрів, використовуючи простий і економічно вигідний метод. Введення триетаноламіну (TEA) як комплексоутворювального та стабілізуючого агента дало змогу суттєво знизити температуру синтезу, що зменшило енергетичні витрати та собівартість виробництва при збереженні високої якості наночастинок. Отриманий нано-гіроксиапатит (Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂) характеризується великою питомою поверхнею, що сприяє поступовому вивільненню поживних елементів та підвищеній біодоступності для рослин. Запропонований підхід забезпечує масштабовану та економічно доцільну стратегію одержання сучасних нанодобрив, орієнтованих на потреби сталого сільського господарства.

Посилання

Liao, Y., Xu, D., Cao, Y. et al. Advancing sustainable agriculture: Enhancing crop nutrition with next-generation nanotech-based fertilizers. Nano Res. 16, 13205 (2023); https://doi.org/10.1007/s12274-023-6284-8.

Kamel A. Abd-Elsalam, Mousa A. Alghuthaymi, Nanofertilizers for Sustainable Agroecosystems, Recent Advances and Future Trends, Nanotechnology in the Life Sciences (NALIS), (2024); https://www.amazon.com/dp/B0DFC39CHQ.

N. Kottegoda, I. Munaweera, N. Madusanka, V. Karunaratne, A green slow-release fertilizer composition based on urea-modified hydroxyapatite nanoparticles encapsulated wood. Curr. Sci., 101, 73 (2011); https://www.researchgate.net/publication/269709591.

A.A.A. Elsayed, A. El-Gohary, Z.K. Taha, H.M. Farag, M.S. Hussein, K. AbouAitah, Hydroxyapatite nanoparticles as novel nano-fertilizer for production of rosemary plants. Sci. Hortic., 295, 110851 (2022); https://doi.org/10.1016/j.scienta.2021.110851.

A.Y. Pataquiva Mateus, M.P. Ferraz and F.J. Monteiro, Microspheres based on hydroxyapatite nanoparticles aggregates for bone regeneration, Key Engineering Materials, 330-332, 243 (2007); https://www.scientific.net/KEM.330-332.243.

M. Luca, F. Antonio, A. Alessio, I. Michele, M. Alessandro, P. Elisa, D. Lorenzo, B. Enrico, Influence of Hydroxyapatite Nanoparticles on Germination and Plant Metabolism of Tomato (Solanum lycopersicum L.), Preliminary Evidence, Agronomy, 9, 161 (2019); https://doi.org/10.3390/agronomy9040161.

Mc Dowell H., Gregory T.M., Brown W.E., Solubility of Ca5(PO4)3OH in the system Ca(OH)2-H3PO4-H2O at 5, 15, 25, and 37 °C, J. Res. Nat. Bur. Stand. 81, 273 (1977); https://nvlpubs.nist.gov/nistpubs/jres/081/2/V81.N02.A05.pdf.

L.F. Guo, W.H. Wang, W.G. Zjang, C.T. Wang, Effects of synthesis factors on the morphology, crystallinity and crystal size of hydroxyapatite precipitation, J. Harbin Inst. Technol. 12, 656 (2005); https://www.researchgate.net/publication/289141451.

Omar Mekmene1, Sophie Quillard, Thierry Rouillon, Jean-Michel Bouler, Michel Piot, Frédéric Gaucheron, Effects of pH and Ca/P molar ratio on the quantity and crystalline structure of calcium phosphates obtained from aqueous solutions, Dairy Sci. Technol. 89, 301 (2009); https://doi.org/10.1051/dst/2009019.

H.E.L. Madsen, F. Christensson, Precipitation of calcium phosphate at 40 °C from neutral solution, J. Cryst. Growth, 114, 613 (1991); https://doi.org/10.1016/0022-0248(91)90407-V.

H.E.L. Madsen, G. Thorvardarson, Precipitation of calcium phosphate from moderately acid solution, J. Cryst. Growth, 66, 369 (1984); https://doi.org/10.1016/0022-0248(84)90220-3.

G.H. Nancollas, Z.J. Henneman , Calcium oxalate: calcium phosphate transformations. Urological Research. 38, 277 (2010); https://link.springer.com/article/10.1007/s00240-010-0292-3.

Sergey V. Dorozhkina and Paul R. Young, Calcium phosphates in geological, biological, and industrial systems, In book: Water-Formed Deposits, 141 (2022); https://doi.org/10.1016/B978-0-12-822896-8.00011-X.

Amit Kumar Nayak, Hydroxyapatite synthesis methodologies: An overview, International Journal of ChemTech Research, 2(2), 903 (2010); https://sphinxsai.com/s_v2_n2/CT_V.2No.2/ChemTech_Vol_2No.2_pdf/CT%3D24%20%28903-907%29.pdf

E. Bouyer, F. Gitzhofer, MI. Boulos, Morphological study of hydroxyapatite nanocrystal suspension. J Mater Sci: Mater Med. 11, 523 (2000); https://doi.org/10.1023/A:1008918110156.

MP Ferraz, FJ Monteiro, CM. Manuel, Hydroxyapatite nanoparticles: A review of preparation methodologies. J Appl Biomater Biomech. 2, 74 (2004); https://journals.sagepub.com/doi/10.1177/228080000400200202.

G. Poinern, et al. Thermal and ultrasonic influence in the formation of nanometer scale hydroxyapatite bio-ceramic. Int. J. Nanomed. 6, 2083 (2011); https://doi.org/10.2147/IJN.S24790.

M.E. Fleet. Carbonate apatite type A synthesized at high pressure: New space group (P3̄) and orientation of channel carbonate ion. Journal of Solid State Chemistry, 174(2), 412 (2003); https://doi.org/10.1016/S0022-4596(03)00281-0.

J.C. Elliott, Structure and chemistry of the apatites and other calcium orthophosphates. Elsevier, Amsterdam, 1994. https://shop.elsevier.com/books/structure-and-chemistry-of-the-apatites-and-other-calcium-orthophosphates/elliott/978-0-444-81582-8.

C. Rey, C. Combes, C. Drouet, and M.J. Glimcher, Bone mineral: update on chemical composition and structure. Osteoporosis International, 20(6), 1013 (2009); https://doi.org/10.1007/s00198-009-0860-y.