In case of severe bone damage or fracture, synthetic bone grafts have long been applied for replacing natural bone tissue. Recent advances in this area have led to development of dual-functional synthetic hard tissue analogs exhibiting high biocompability/osteoconductivity together with therapeutic effect. Metallic ions are promising therapeutic agents in treatment of bone tumors due to their high physiological stability and availability compared to other alternative therapeutic agents such as recombinant proteins, therapeutic nucleic acids and anti-cancer drugs. Selenium, in that respect, is effective therapeutic agent with promising anti-oxidant and anti-carcinogenic effect when used in proper doses. In this study, selenium-incorporated hydroxyapatite (HAp:Se) particles have been synthesized by modified aqueous precipitation method using calcium (Ca(NO3)2•4H2O) and phosphate ((NH4)2HPO4) salts with sodium selenite (Na2SeO3). The effect of Se incorporation in different amounts on the physical, chemical properties and crystal structure of resultant HAp powders have been explored. Complete chemical identification was performed with spectroscopical chemical analyses including Fourier transform infrared and x-ray photoelectron spectroscopy to elucidate the mechanism and chemical nature of Se incorporation in HAp. Meanwhile, transmission electron microscopy and x-ray diffraction studies by Rietveld refinement have conducted to explain changes in the HAp crystallite and crystal structure upon Se incorporation. The results indicate that well-incorporated selenite ions in HAp mostly accommodate near very top surface of HAp (1-2 nm). Also, position of Se ions in HAp crystal structure were estimated to be inside phosphate tetrahedral with limited extend of Se ions. B-type carbonation (3-5 wt. %), nanocrystalline structure and low crystalline surface of HAp:Se particles are believed to lead to high biocompatibility and increased solubility of these particles. Also, anti-cancer effect of Se ion incorporates in HAp nanoparticles are associated with two-step release of Se ionic species; first surface release of them in high extents and subsequently release from HAp:Se crystallites in low extends; therefore, initial release kinetics of Se ions are believed to be critical in biological tests.

Kemikteki ciddi derecede hasar ve kırılmalarda, doğal kemik dokusunun yerini alabilecek sentetik kemik greftleri uzun süredir uygulanmaktadır. Bu alandaki son ilerlemeler, sentetik sert doku analoglarının yüksek biyolojik uyumluğu dışında, tedavi edici ve iyileştirici özellikler kazandırılmasını öngörmektedir. Özellikle, yüksek fizyolojik dengesi, kolay bulunabilirliği ve düşük maliyetinden dolayı metal iyonları, rekombinant protein, iyileştirici nükleik asitler ve kansere karşı geliştirilen ilaçlar gibi tedavi edici ajanlara göre alternatif bir ajan olarak düşünülmektedir. Bu anlamda, uygun dozlarda kullanıldığında gösterdiği başarılı antioksidan ve antikanser etkisinden dolayı selenyum iyonu tedavi edici bir metal ajan olarak kullanılabileceği öngörülmektedir. Bu çalışmada, Se iyonları hidroksiapatit (HAp) parçacıklarına uygun kalsiyum (Ca(NO3)2•4H2O), fosfat ((NH4)2HPO4) ve selenit (Na2SeO3) tuzları kullanılarak sulu çökeltme yöntemiyle katkılanmıştır. Farklı miktarlardaki Se katkısının HAp parçacıklarının kimyasal, fiziksel ve yapısal özelliklerine etkisi araştırılmıştır. Parçacıklar kimyasal analizi enerji yayılım speckrosposi, kızıl ötesi spektroskopisi ve x-ışını fotoelektron spektroskopisi kullanılarak tamamlanmıştır. Yüksek çözünürlüklü geçirimli elektron mikroskopisinde elde edilen parçaçık morfolojisi temel alınarak Se katkılanmış HAp parçacıklarının yapısal analizi, X-ışını kırınım analizi ve Rietveld yöntemiyle çalışılmıştır. Elde edilen kimyasal sonuçlara göre, Se iyonu HAp parçacıklarına büyük ölçüde katkılandığı görülmüş ve özellikle HAp nanoparçacıklarının yüzeyinde önemli oranda selenit iyonu tespit edilmiştir. Bunun yanısıra, Se iyonlarının HAp kristal yapısı içinde fosfat dörtyüzlüsünde içerisinde yer aldığı düşünülmektedir. Elde edilen sonuçlara göre B tipi karbonat iyonuna sahip olması, nanoboyutlardaki kristal yapısı ve düşük kristalliğe sahip bir yüzeyinin bulunması, Se katkılanmış HAp parçacıklarının yüksek biyouyumluluğa ve artan çözünebilirlik değerleri göstereceğine dair bulgulardır. Ayrıca Se iyonunun yüzeydeki yüksek konsantrasyonu ve HAp kristali içerisindeki görece düşük konsantrasyonu, bu iyonun HAp parçacıklarında salınım davranışı aydınlatıcı olduğu düşünülmektedir.