羟基磷灰石具有良好的生物相容性和骨传导性,新骨在界面上和HA植入体直接接触，两者间无纤维组织存在。HA植入体与骨界面的结合强度往往超过HA植入体或者骨自身的结合强度.
磷酸三钙是一种具有优秀亲和性的生物材料，通过细胞的吞噬和体液的侵蚀作用被机体部分或全部吸收而被取代，可在骨缺损修复中起到暂时性的支架作用，能促进骨组织的生长.
羟基磷灰石在体内稳定性较高，磷酸三钙在体内的降解吸收较快，因此希望复合羟基磷灰石和磷酸三钙，利用二者在体内的不同降解吸收速率，改善材料的生物活性。
在HA和TCP的吸收、降解性能互补的情况下，BCP陶瓷材料的生物相容性要优于单相磷酸钙陶瓷，力学性能方面，磷酸三钙的断裂强度会因为羟基磷灰石的重结晶而增强，特定的HA/TCP比则会提高BCP陶瓷的抗弯强度和弹性模量。
传统羟基磷灰石陶瓷的弹性模量和强度都比较高，但断裂韧性小；同时随着烧结条件的改变，将出现很大的力学性能波动。纳米生物陶瓷的显微结构中，晶界、晶粒及其结合都处于纳米量级水平，晶粒细化及晶界数量大幅度增加，可使其生物学性能和力学性能大幅度提高.
反应温度低，反应组成容易控制，所需设备简单;由于胶体是从溶液反应开始的，可以在分子水平上混合钙和磷的前驱物，使溶液有高度的化学均匀性，所得产品纯度高，晶粒尺寸小。其基本原理是利用金属无机盐或金属醇盐在溶液中水解或醇解，生成溶胶，经脱水或干燥转变为凝胶，然后经热处理，得到所需的粉体.
粉体表面自由能和比表面积有关：物质被分割得越细，比表面积就越大，相应地体系总的表面自由能必然会大大增加。表面自由能过高使整个体系在热力学上不稳定，粒子就有相互聚结从而降低表面自由能的趋势。因此，粉料越细，就越容易聚结成团，最终导致粉料分散性变差.
团聚现象影响了样品的导电性，亮度大的区域颗粒较大，在高度上优于相对暗
区域，二次电子产率较高而发亮；也可能是制样不佳，喷金太薄影响了导电性。
XRD数据本身只能说明一个连续的晶面长度在40nm左右，而SEM显示的是粒子的相对真实的粒径，即XRD表现的是晶粒度，而SEM则表现出颗粒度，所以比根据XRD图得出的平均晶粒尺寸大
，纳米填料的分散状况和两相间的界 面结合会极大影响复合材料的性能，近年来，纳米级填料在聚合物改性方面 得到了大量研究和应用。与普通填料相比，纳米级填料表面缺陷少，表面活 性高，与聚合物发生物理或化学作用的可能性大，界面结合也较强。但由于 其大的界面张力，高的表面活性同时使得其极易团聚，难以在聚合物基体中 分散均匀，或者说是很难以纳米尺度与聚合物结合，显现纳米效应。常用的 纳米材料表面处理方法，如加入偶联剂等，会降低复合材料的生物相容性。 由于羟基磷灰石中的羟基、钙离子等可以与聚乙烯醇中的羟基等产生强烈的 相互作用，使二者之间的界面粘合增加，为此，我们对纳米羟基磷灰石进行 大功率超声预先分散后，对其循环冷冻一解冻处理，进一步增加聚乙烯醇分子与羟基磷灰石之间的相互作用，从而在赋予材料生物活性和生物相容性的同时，提高其他性能。 ，说明HA与PVA的羟基间存在相互作用。已有研究表明PVA的羟基与HA中的ca2+之间能形成一种配位结构，具有相互作用，可引起PVA羟基伸缩振动峰向低 波数移动。这也说明凝胶复合材料中n-HA与PVA不是简单的物理共混，而是以某 种化学形式相结合。郭玉明等[11的研究结果表明HA中的Ca2+和PVA分子中的羟基 之蜘形成了一种配位结构，具有相互作用，从而导致PVA分子中的羟基伸缩振动峰 向低频方向移动。同时，HA同PVA分子间的氢键作用使得PVA分子的空间立构规整度有所下降，从而导致加入n．HA后PVA分子中各基团特征峰的位置有所改变。 在n-HA／PVA凝胶复合材料中，均 可观察到大量的羟基磷灰石粒子分布在PVA基体之中。同时，当HA含量较少时(图 4_4b1和r图4．4c)，HA粒于在PVA基体中呈均匀分布状态：随着HA粒子含量的增加 f图4-4d)，部分HA粒子在PVA基体中呈团聚状态。无机纳米粒子具有较高的表面能和比表面，当n-HA粒子在PVA中的含量较低 时．一方面PVA溶液可作为纳米羟基磷灰石粒子的分散剂．使HA粒子均匀分布在 PVA基体之中：另一方面，n-HA粒子的高表面能和比表面，可有效提高n-HA粒子 同PVA基体问的界面结合强度．有利于改善复合材料的力学性能。当n-HA粒子在 PVA基体中的含量较高时，n_HA粒子的高表面能导致粒子间发生团聚，从而使得粒 子的比表面和表面活性点大幅下降。此时，纳米粒子不仅难以起到增强的效果，而且成为复合材料的缺陷源，导致复合材料的性能恶化。 在PVA溶液孛原位合成的n-HA粒子大小具有纳米量级，同时，n-HA／PVA凝胶 复合材料具有与自然关节软骨相似的多孔网络结构．当其作为关节软骨修复材 料使用时，这中独特的结构有利于软骨细胞的长入。使修复材料和自然软骨形 成良好的骨性结合，’从丽有利于增强二者界面间的结合强度· (2)PVA溶液有剩予纳米粒子的均匀分布，当复合材料中a-HA粒子含量较低时，纳 米羟基磷灰石粒子在p、狻基体中墨均匀分布，隧着n-HA含量的增加，纳米粒子 一发生团聚。． (3)n-HA粒子同PVA基体之闻存在一定的纯学键作用，n-HA的加入改变了PVA的
由羟基磷灰石、氟磷灰石、磷酸三钙和碳酸磷灰石等磷酸钙盐或其复合物构成的生物陶瓷。Ca/P原子比和材料结构决定其表面是否具有生物活性或生物可吸收性。 羟基磷灰石和磷酸三钙等磷酸钙类生物材料与脊椎动物骨和齿的主要无机成分十分相近，具有良好的生物相容性，植入骨组织后能在界面上与骨形成很强的化学键合，各国学者均给予广泛关注，是临床医生喜用的医用材料。目前，医用的磷酸钙粉末是用分析纯化学原料人工合成的，其主要制备方法有在高温下反应的干式方法与在溶液中进行沉淀反应的湿式方法。传统的磷酸钙粉末制备方法均很难得到力学性能好的磷酸钙陶瓷，这就限制了磷酸钙陶瓷材料作为承重骨的应用。因而有必要寻求一些合成及改性的新方法。冲击波技术作为材料制备、活化、改性等的研究手段，正日益受到人们的重视，它具有能产生高压、高温及作用时间短等特点，在材料研究中占有独特的地位。凝聚态物质经冲击波作用后，位错密度大大增加，表面能明显提高，化学活性增加，可显著改善粉体的烧结性能及反应活性。在冲击波作用下固体粉末混合物间相互碰撞、挤压、摩擦和穿透，能使晶粒粒度减小，分布均匀，达到细化与均化的目的。同时，在冲击波的作用下，固体颗粒发生高速运动，使其扩散速度是一般条件下固相反应中扩散速度的几倍，大大提高了反应速度，是一种合成超细粉末材料的新方法。因此，本研究提出了用冲击波技术合成磷酸钙
陶瓷粉末及对磷酸钙粉末活化改性这一新的研究课题，以制备力学性能优良的磷酸钙人工骨材料。经查新表明在国内外的相关文献中关于这一领域的研究还未见报道，本研究将填补这方面的空白，具有较大的科学价值和实际意义。本研究用冲击波方法处理CaCO3与CaHPO4·2H2O的混合物制备出了羟基磷灰石粉末。冲击波实验装置采用接触爆轰柱面装置，使用硝基甲烷液体炸药时，其炸药厚度应在20mm厚左右，既能顺利引爆又能保证样品的完整回收，所产生的初始入射压力约为16GPa，这种装置比现有用冲击波技术制备磷酸钙块状材料专利所用装置更简单、处理样品的量更多。与传统固相反应法相比较，冲击波合成的HA粉末有与之相似的晶体结构和组成，而且其粒度更细，分布更均匀，内部存在着大量的晶格畸变，有更高的活性。X射线衍射数据分析表明，用冲击波方法合成的HA粉末，其布拉格角队宽化度刀及晶面间距d三个参数均与动物骨的参数更为接近，作为骨修复和替换材料应用更为有利。用冲击波方法合成的HA粉末为含cO32一离子的碳酸盐轻基磷灰石，其钙磷含量的比值为1.65，与人骨的结构、组成相似，植入人体后更有利于促进骨的生长和骨性结合。作者认为冲击波合成方法是制备HA 粉末的一种有效的新方法。所制备的HA粉末与焙烧方法获得的HA粉末相比，在粒度分布、表面活性以及结构参数等方面具有更有利的优势。但是，冲击波方法合成HA粉末的具体反应机理、合适的反应条件以及反应条件与HA粉末的性能间的关系还可以
羟基磷灰石研究进展 摘要：由于羟基磷灰石( HA) 不但与人体骨骼晶体成分和结构基本一致,而且其生物 相容性、界面生物活性均优于医用钛、硅橡胶及植骨用碳材料等植入医用材料,另外有极好骨传导性和与骨结合的能力, 无毒副作用, 无致癌作用,所以被广泛用作硬组织修复材料和骨填充材料的生理支架以及疾病、意外事故中的骨修复材料。同时，羟基磷灰石具有良好的生物活性,具有特殊的晶体化学特点，是较好的生物材料,被广泛应用于骨组织的修复与替代技术.目前,羟基磷灰石涂层的制备方法有等离子喷涂法、激光熔覆法、电结晶液相沉积法、溶胶-凝胶法等。对于制备要求较高、具有表面活性的吸附材料羟基磷灰石而言,溶胶- 凝胶法是较为合适的方法,本文羟基磷灰石涂层进行了研究。主要从羟基磷灰石的合成制备,复合材料涂层种类及HA涂层影响因素，应用等方面对羟基磷灰石进行介绍，并对其进行研究展望。 关键词：羟基磷灰石制备复合材料涂层研究进展 前言 羟基磷灰石是一种磷酸钙生物陶瓷, 与人体自然骨和牙齿等硬组织中的无机质在 化学成分和晶体结构上具有相似性，是一类重要的骨修复材料,分子式为Ca10 ( PO4) 6 ( OH ) 2 , 简写为HA 或HAP,Ca/ P 物质的量比理论值为1. 67, 属磷酸钙陶瓷中的一种生物活性材料。从分子结构( 如图1) 可以看出, 它易与周围液体发生离子交换。HA 属六方晶系, 空间群为P63/m。其结构为六角柱体, 与c轴垂直的面是一个六边形, a、b 轴的夹角为120 °, 晶胞常数a= b= 9. 324 A , c= 6. 881A 。单位晶胞含有10 个 [ Ca]2+、6个[ PO4]3-和2个 [ OH]-, 这样的结构和组成使 得H A 具有较好的稳定性。 磷灰石是自然界广泛分布的 磷酸钙盐矿物，根据其结构通 道中存在的阴离子的种类, 可分为氟-、氯-、羟磷灰石等 不同亚种矿物。其中，羟基磷 灰石(hydroxyapatite，缩写为 HA或HAp)的研究和应用最 广泛。羟基磷灰石是人体和动 物的骨骼和牙齿的主要无机 成分，具有良好的生物相容性和生物活性，HA材料对动物体人体无毒、无害、无致 癌作用，可增强骨愈合作用，能与自然骨产生化学结合，HA植入人体后对组织无刺 激和排斥作用,能与骨形成很强的化学结合,用作骨缺损的充填材料,为新骨的形成提供
?６６８?厦门大学学报（自然科学版） ＨＡ典型特征峰．ＰＯ。３一的￡，。振动吸收峰的分化程度 高说明，制得ＨＡ结晶度较高，与ＸＲＤ分析所得出的 结论一致．随着反应时间的延长，Ｃ０３２＿的吸收峰逐渐 减弱，有的消失，而ＰＯ，３一的吸收峰逐渐变强变锐，说 明ＣＯ。２＿逐渐被ＰＯ。３一置换．在图２ｂ中可见ＣＯ。２一的 地消失丽Ｕ３及沏直至反应最后仍然保留部分，这即 是因为存在Ａ型、Ｂ型两种取代嘲．在图２ｂ中可见 Ｃ０３２一的ｐ３分裂为２个吸收峰ｌ４２０和１４５４ｃｍ～， 它区别于碳酸盐中的单峰，是ＣＯ。２一进入磷灰石结构 的重要标志【９］．在人体骨磷灰石中也有ＣＯ。２一的存在， 人体中Ｃ０３２一含量为２．３％～８％（质量分数），具体含 量多少取决于个体的年龄，说明水热反应制备的牡蛎 壳ＨＡ与人骨组分非常相似． ４０００３５００３０００２５００２０００１５００１０００５０ｐ０ ６｛嘣１ 图２牡蛎壳粉末及其水热反应后的ＦＴＩＲ图谱 ａ．牡蛎壳粉末；ｂ．牡蛎壳粉末２２０℃．Ｃａ／Ｐ摩尔比为 ５；６条件下合成产物 Ｆｉｇ．２ＦＴＩＲｓｐｅｃｔｒａｏｆｏｙｓｔｅｒｓｈｅｌｌｐｏｗｄｅｒ（ａ）ａｎｄｓａｍｐｌｅｓ（ｂ） ２．３ＨＡ的ＳＥＭ及ＥＤＳ分析 由牡蛎壳断面ＳＥＭ图（图３ａ）可见，牡蛎壳为整齐排列的层状结构，每层之间存在大量孔隙，这种特殊结构使其具有硬度高、抗断裂能力强的特征．将其粉碎过筛后可见断裂的块状结构，内有大量孔隙，孔径约为２＂－１０ｐｍ（图３ｂ）．牡蛎壳粉末于１４０℃水热反应６ｈ后基本保留牡蛎壳粉末的微结构，表面生成片状ｎ．ＨＡ结晶体，尺寸约为１００一－２５０ｎｍ（图３ｄ）．随着反应温度升高，片状ｎ－ＨＡ晶体相互簇拥，聚集成花瓣状团簇（图３ｅ）．较高的反应温度为ｎ．ＨＡ沉积物小颗粒提供了一个高活性的表面，小颗粒通过这种表面彼此相结合，从而聚集成花瓣状团簇．随着反应时间的延长或反应温度的升高，部分片状晶体逐渐变为短柱状或六方长柱状，可见在片状颗粒中间簇生出一些宽约５０ｎｍ、长约１５０ｎｍ的六方柱体（图３ｆ），在尺寸上与自然 图３牡蛎壳粉末，ＣａＣ０３及不同条件下水热反应产物的ＳＥＭ照片 ａ．牡蛎壳断面；ｂ．牡蛎壳粉末；Ｃ．ＣａＣ０３１４０℃６ｈ， ｄ．牡蛎壳粉末１４０℃６ｈｆｅ．牡蛎壳粉末２２０℃６ｈ； ｆ．牡蛎壳粉末１８０℃２４ｈｃ～ｆ的Ｃａ／Ｐ摩尔比均为 ５：３ Ｆｉｇ．３ＳＥＭｐｈｏｔｏｓｏｆｏｙｓｔｅｒｓｈｅｌｌｐｏｗｄｅｒａｎｄｉｔｓｓａｍｐｌｅｓｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓａｎｄＣａＣ０３ 入骨ＨＡ晶体接近．图３ｅ样品的ＥＤＳ元素分析结果显示，样品中钙磷元素的质量分数分别为３８．１４％和１９．５１％，样品ｃａ／Ｐ摩尔比为ｉ．５小于理论化学计量比１．６７．在水热反应体系中，ＰＯ。３一浓度较大，Ｃａ２＋浓度相对较小，ｎ－ＨＡ晶体在成核和晶体生长过程中出现钙缺位从而形成缺钙型ｎ－ＨＡ，导致产物Ｃａ／Ｐ摩尔比低，在组成上与人骨ＨＡ更相似【ｌ叫． ２．４生物相容性检测 采用ＭＴＴ检测评价水热转化（２２０℃，Ｃａ／Ｐ摩尔比为５ｔ６，６ｈ）所制备的ｎ—ＨＡ的细胞相容性及细胞在材料表面的存活和增殖情况．在活细胞线粒体中，ＭＴＴ试剂被还原成蓝色的甲瓒，甲瓒生成量与活细胞数量成正比．用酶联免疫检测仪测定其吸光度（ｏＤ），从而得到细胞生长情况．小鼠原成骨细胞ＭＣ３Ｔ３一Ｅｌ与ｎ－ＨＡ在体外培养细胞生长情况检测结果如图４所示，可见细胞数量随着时间的延长而增加，细胞相对生长率（ＲＧＲ）计算公式为； ＲＧＲ＝（０ＤＥ／ＯＤｃ）Ｘｉｏｏ％． 其中０Ｄ。和ＯＤｃ分别是实验组和阴性对照组吸光度平均值．同时根据中国国家标准ＧＢ／Ｔ１６６８６－－ １９９７材料毒性评分标准列出细胞毒性分级（ＣＴＧ）（表
2010-2011 第2学期《生物医用材料》期中考试 姓名： 学号： 学院： 专业： 班级： 任课老师：
羟基磷灰石研究进展 摘要：由于羟基磷灰石( HA) 不但与人体骨骼晶体成分和结构基本一致,而且其生物 相容性、界面生物活性均优于医用钛、硅橡胶及植骨用碳材料等植入医用材料,另外有极好骨传导性和与骨结合的能力, 无毒副作用, 无致癌作用,所以被广泛用作硬组织修复材料和骨填充材料的生理支架以及疾病、意外事故中的骨修复材料。同时，羟基磷灰石具有良好的生物活性,具有特殊的晶体化学特点，是较好的生物材料,被广泛应用于骨组织的修复与替代技术.目前,羟基磷灰石涂层的制备方法有等离子喷涂法、激光熔覆法、电结晶液相沉积法、溶胶-凝胶法等。对于制备要求较高、具有表面活性的吸附材料羟基磷灰石而言,溶胶- 凝胶法是较为合适的方法,本文羟基磷灰石涂层进行了研究。主要从羟基磷灰石的合成制备,复合材料涂层种类及HA涂层影响因素，应用等方面对羟基磷灰石进行介绍，并对其进行研究展望。 关键词：羟基磷灰石制备复合材料涂层研究进展 前言 羟基磷灰石是一种磷酸钙生物陶瓷, 与人体自然骨和牙齿等硬组织中的无机质在 化学成分和晶体结构上具有相似性，是一类重要的骨修复材料,分子式为Ca10 ( PO4) 6 ( OH ) 2 , 简写为HA 或HAP,Ca/ P 物质的量比理论值为1. 67, 属磷酸钙陶瓷中的一种生物活性材料。从分子结构( 如图1) 可以看出, 它易与周围液体发生离子交换。HA 属六方晶系, 空间群为P63/m。其结构为六角柱体, 与c轴垂直的面是一个六边形, a、b 轴的夹角为120 °, 晶胞常数a= b= 9. 324 A , c= 6. 881A 。单位晶胞含有10 个[ Ca]2+、6个[ PO4]3-和2个 [ OH]-, 这样的结构和组成使 得H A 具有较好的稳定性。 磷灰石是自然界广泛分布的 磷酸钙盐矿物，根据其结构通 道中存在的阴离子的种类, 可分为氟-、氯-、羟磷灰石等 不同亚种矿物。其中，羟基磷 灰石(hydroxyapatite，缩写为 HA或HAp)的研究和应用最 广泛。羟基磷灰石是人体和动 物的骨骼和牙齿的主要无机 成分，具有良好的生物相容性和生物活性，HA材料对动物体人体无毒、无害、无致 癌作用，可增强骨愈合作用，能与自然骨产生化学结合，HA植入人体后对组织无刺 激和排斥作用,能与骨形成很强的化学结合,用作骨缺损的充填材料,为新骨的形成提供
中国组织工程研究与临床康复 第 12 卷 第 41 期 2008–10–07 出版
Journal of Clinical Rehabilitative Tissue Engineering Research October 7, 2008 Vol.12, No.41
综 述
生物医用纳米羟基磷灰石的性质及其制备*★
李颖华1，曹丽云1，黄剑锋1 2，曾燮榕2
，
Characteristics and preparation of nanometer hydroxyapatite in medical science
Li Ying-hua1, Cao Li-yun1, Huang Jian-feng1, 2, Zeng Xie-rong2 Abstract: Hydroxyapatite is the main inorganic mineral component in animals and human bone, and nanometer hydroxyapatite may
show a series of specific characteristics. Nanometer hydroxyapatite with the characteristics of nanometer materials and good biocompatibility has a wide application in biomedical field. The development process, crystal structure and processing methods of nanometer hydroxyapatite are reviewed. Also the development direction of nanometer hydroxyapatite is prospected. It is pointed out that the main problem in producing nanometer hydroxyapatite in a large scale with low-cost in industrial preparation is difficult to solve. The exploitation of industrial equipments for the preparation of nanometer hydroxyapatite will be the next research focus. In addition, the brittleness problem of nanometer hydroxyapatite in biomedical applications can be solved through composite technologies and coating techniques. Li YH, Cao LY, Huang JF, Zeng XR.Characteristics and preparation of nanometer hydroxyapatite in medical science.Zhongguo Zuzhi Gongcheng Yanjiu yu Linchuang Kangfu 2008;12(41):8143-8146 [https://www.doczj.com/doc/3810414768.html, https://www.doczj.com/doc/3810414768.html,]
School of Materials Science and Engineering, Shaanxi University of Science and Technology, Xi’an 710021, Shaanxi Province, 2 China; Shenzhen Key Laboratory of Special Functional Materials, Shenzhen University, Shenzhen 518060, Guangdong Province, China Li Ying-hua★, Studying for master’s degree, School of Materials Science and Engineering, Shaanxi University of Science and Technology, Xi’an 710021, Shaanxi Province, China liyinghua840306@ https://www.doczj.com/doc/3810414768.html, Correspondence to: Huang Jian-feng, Doctor, Professor, Doctoral supervisor, School of Materials Science and Engineering, Shaanxi University of Science and Technology, Xi’an 710021, Shaanxi Province, China; Shenzhen Key Laboratory of Special Functional Materials, Shenzhen University, Shenzhen 518060, Guangdong Province, China huangjf@https://www.doczj.com/doc/3810414768.html, Supported by: Special Natural Science Foundation of Shaanxi Provincial Education Bureau, No.08JK220* Received: 2008-08-30 Accepted: 2008-09-20
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摘要：羟基磷灰石是动物和人体骨骼的主要无机矿物成分，当羟基磷灰石的尺寸达到纳米级时将表现出一系列的独特性能。
纳米羟基磷灰石既有纳米材料的特性，又有良好的生物相容性，在生物医学领域具有非常广阔的应用前景。文章介绍了纳 米羟基磷灰石的历史发展、结构特性及制备方法。对纳米羟基磷灰石的发展前景进行了展望。指出：纳米羟基磷灰石的大 批量工业化低成本制备尚存在一定困难，工业化设备的研发将是下一步研究的重点。此外，通过复合技术和涂层技术有望 解决医用纳米羟基磷灰石材料的脆性问题。 关键词：纳米；羟基磷灰石；生物医学材料 李颖华，曹丽云，黄剑锋，曾燮榕 . 生物医用纳米羟基磷灰石的性质及其制备 [J]. 中国组织工程研究与临床康复， 2008 ， 12(41):8143-8146 [https://www.doczj.com/doc/3810414768.html, https://www.doczj.com/doc/3810414768.html,]
钙化的关系。 1972年，日本学者成功合成羟基 0 引言 羟基磷灰石（Hydroxyapatite，HA）是动 物和人体骨骼的主要无机矿物成分，具有良好 的生物活性和生物相容性。当羟基磷灰石的尺 寸达到纳米级时将表现出一系列的独特性能， 如具有较高的降解和可吸收性。研究表明：超 细羟基磷灰石颗粒对多种癌细胞的生长具有 抑制作用，而对正常细胞无影响。因此纳米羟 基磷灰石的制备方法及应用研究已成为生物 医学领域中一个非常重要的课题，引起国内外 学者的广泛关注。 2 1 学术背景 综述生物医用纳米羟基磷灰石的研究进展 羟基磷灰石的研究历史很长。早在 1790 年，就有学者用希腊文字将这种材料命名为磷 灰石。1926年，有人用X射线衍射方法对人骨 和牙齿的矿物成分进行分析，认为其无机矿物 很像磷灰石。从1937年开始，国外发表了大量 有关磷灰石复合物晶体化学方面的文章。19世 纪60年代，国外学者大量报道了羟基磷灰石与 3.1
文献检索 检索人相关内容：第1作者。 检索文献时限：1996/2008。
磷灰石并烧结成陶瓷。1974/1975，日本学者发 现烧成的羟基磷灰石陶瓷具有很好的生物相容 性[1-3]。自此以后，世界各国都对羟基磷灰石材 料进行广泛的基础研究和临床应用研究。 由于纳米粒子具有表面效应、 小尺寸效应及 量子效应等独特的特性， 医学界也相继开始了对 纳米羟基磷灰石的研究， 并已发现纳米羟基磷灰 石具有更强的生物活性[4]。自1990年以后，对纳 米羟基磷灰石制备方法及其在医学领域的研究 有了突飞猛进的发展， 而且有关的文献报道还在 逐年增多。 目的
及其在临床的应用。 3 资料和方法
ISSN 1673-8225 CN 21-1539/R
CODEN: ZLKHAH
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纳米羟基磷灰石制备方法及应用 赖荣辉 西南民族大学化学与环境保护工程学院高分子化学与物理 摘要 羟基磷灰石（HA）具有良好的生物相容性和生物活性，被广泛的应用于骨修复和药物载体中。但是其本身容易团聚，而形成较大的晶体，使得其生物学性能下降。合成纳米级的羟基磷灰石，使得羟基磷灰石具有较大的比表面积，而具有较好的生物学性能。本文综述了近年来合成纳米羟基磷灰石的进展和几种主要的合成方法包括：水热法、超声法、溶胶-凝胶法、自燃烧法。并对纳米羟基磷灰石的一些改性方法做了简述。最后还对纳米羟基磷灰石的一些应用做了简述。 关键词：羟基磷灰石;制备方法;生物材料;纳米晶体 0 前言 羟基磷灰石，英文名Hydroxyapatite（HA）,其化学式为Ca10(PO4)6(OH)2作为一种现代的纳米生物材料，是动物和人体骨骼和牙齿的主要无机成分，具有良好的生物相容性。故常用作骨修复材料和药物载体[1] 1 纳米羟基磷灰石的合成方法 一、自燃烧法 自燃烧法是一种利用硝酸盐与羧酸反应，在低温下实现原位氧化、自发燃烧、快速合成产物前驱体粉末的方法[2]。王欣宇等[3, 4]通过自燃烧法投制备纳米羟基磷灰石粉，他们结合络合物机理和氧化还原反应机理，以柠檬酸为络合剂并通过其具有还原性与硝酸盐混合均匀后进行充分络合，在加热条件下就会发生氧化还原反应，在较低的温度下就可以燃烧。其反应方程式如下：
C6H8O7 + Ca2+ = C6H6O7Ca + 2H+（l） 5C6H6O7Ca + l8NO3- + l8H+ = 30CO2 +9N2 + 24H2O + 5CaO （2）9Ca(NO3)2+ 5C6H8O7 = 30CO2 + 9N2 +20H2O + 9CaO （3）王欣宇等最后所得的自燃烧法制备纳米羟基磷灰石的最佳条件为n（H2O）: n （Ca2+）= 30 ~ 35时，可使自燃烧反应进行，反应时间短。对于该反应体系pH的最佳范围为2 ~ 3。最佳的加热温度为80℃，自燃烧产物粉末煅烧的最佳温度为750℃。采用上述最佳工艺条件制备出的HAP 粉末，经超声分散，分散介质为水，然后用粒度分析仪测定粉末的二次平均粒径为494.6±l0.l nm。可见，虽然他们得到了纳米级的羟基磷灰石，但是其平均粒径对于现在的临床研究来说仍然太大了，并且在自燃烧法的反应过程复杂，过程的煅烧温度750℃过高，不利于控制。 二、水热法 水热法是在特定的密闭容器（高压釜）里，用水溶液作反应介质，通过对反应容器加热，创造一个高温、高压的反应环境，使得通常难溶或不溶的物质溶解并且重结晶，从而得到纳米结构的晶体。其优点是可以通过控制水热条件（温度、反应时间、前驱物形式等）面得到不同的粉体晶粒物相和形貌[5]，徐光亮, 聂轶霞[5]等人利用CaCO3和CaHPO4·2H2O按一定的n(Ca)/n(P)混合在高温高压下合成纳米羟基磷灰石，并且通改变反应的条件：前驱物配比、水热反应温度、以用反应时间等来研究羟基磷灰石合成的最佳反应条件。对于水热法，仍存在一些缺点，因为水热反应耍要在一个高温高压的反应条件下进行，过程不易控制。并且，反应时间耍8h以上才能达到最佳反应，反应时间过长。 另，据报道，任强，罗宏杰等[6]人通过低温燃烧／水热法联合法制备了纳米羟基磷灰石。该方法充分发挥了低温燃烧法(LCS)和水热法的优势，具有制备温度低、反应速度快、制备效率高以及粉体的纯度高、粒度小(40 nm～80 nm)且均匀等优点。该次实验主要用Ca(NO)2,(NH4)2HPO4和柠檬酸(C6H8O7H2O)，通过羟基磷灰石中的Ca:P=5:3，并根据燃烧化学基本理论来参加反应。该实验的主要环节是反应温度的确定和硝酸钙与磷酸氢二铵和柠檬酸的比例，其最佳比例为Ca(NO3)2·4H2O:(NH4)2HPO4:C6H8O7·H2O=5:3:2.2。实验的具体过程是：
中文名：羟基磷灰石 英文名：Hydroxyapatite 简称：HAP 分子式：Ca10(PO4)6(OH)2 分子量：1004 理化性质：熔点：1650°C，比重：3.16g/cm，溶解度：0.4ppm，Ca/P：1.67 结晶构造：六角晶系 产品规格：粉末、多孔颗粒、块状（非标定型）产品 应用领域：骨替代材料、整形和整容外科、齿科、层析纯化、补钙剂 羟基磷灰石，又称羟磷灰石，是钙磷灰石（Ca5(PO4)3(OH)）的自然矿物化。但是经常被写成（Ca10(PO4)6(OH)2）的形式以突出它是由两部分组成的：羟基与磷灰石。-OH基能被氟化物、氯化物和碳酸根离子代替，生成氟基磷灰石或氯基磷灰石。羟基磷灰石（HAP）是脊椎动物骨骼和牙齿的主要组成，人的牙釉质中羟基磷灰石的含量在96%以上。羟基磷灰石具有优良的生物相容性，并可作为一种骨骼或牙齿的诱导因子，在口腔保健领域中对牙齿具有较好的再矿化、脱敏以及美白作用。实验证明HAP粒子与牙釉质生物相容性好，亲和性高，其矿化液能够有效形成再矿化沉积，阻止钙离子流失，解决牙釉质脱矿问题，从根本上预防龋齿病。含有HAP材料的牙膏对唾液蛋白、葡聚糖具有强吸附作用，能减少患者口腔的牙菌斑，促进牙龈炎愈合，对龋病、牙周病有较好的防治作用。 *高达50%的骨骼都是由均匀成分的无机羟基磷灰石构成。 *目前广泛应用于制造认同牙齿或骨骼成份的尖端新素材 功能效果： *健康亮白 *去除牙菌斑 *改善牙龈问题 *防止蛀牙 *清新口气 制法：可由Ca(PO4)2和CaCO3按拟定比例在高温下反应同时注入高压水蒸气，粉末经NH4Cl水溶液洗涤后干燥而成，分多孔型和致密型两种，前者是粉料发泡后于1250℃烧结制备，后者成型后于1250℃烧结而成。 分布：广泛存在于人体和牛乳中，人体内主要分布于骨骼和牙齿中，牛乳内主要分布于酪蛋白胶粒和乳清中。
纳米材料学作业 2005202027 张峰 一．外文综述 1．纳米羟基磷灰石与胶原和聚乙烯醇的复合生物材料[1] 材料的制备 1．合成纳米羟基磷灰石 根据羟基磷灰石中Ca/P摩尔比nCa/Np=1.67，配制Ca(NO3)2·4H2O(80 ml, 0.1 M)溶液和Na3PO4 (48 ml, 0.1 M)溶液，室温下共滴定，不断搅拌混合液。用Na(OH)2调节PH，使PH保持在10。反应得到悬浊液用布氏漏斗过滤后，去离子水清洗，沉淀物80℃隔夜干燥。 2．合成纳米羟基磷灰石/PVA复合物 90℃下配制不同浓度的PVA/去离子水混合液，90℃保持30min。在搅拌的条件下加入1中制备的羟基磷灰石粉体，持续搅拌30min，制得的HAp/PVA凝胶体。用冷冻分相干燥法对该胶体脱水干燥（将胶体降温至-20℃后在升温至20℃，如此反复进行1～4个周期）。 3．合成羟基磷灰石/胶原复合物（HAp/Col） 先在室温下配制30ml、浓度为0.6 mg/ml胶原/水的混合液，持续搅拌2h。之后加入80 ml 0.1M 的Ca(NO3)2·4H2O溶液，再缓慢滴加Na3PO4 (48 ml, 0.1 M)溶液，用Na(OH)2调节PH至10，制得呈凝胶状的HAp/Col复合物。将该凝胶用布氏漏斗过滤，去离子水清洗，室温干燥。4．合成羟基磷灰石/胶原/PVA复合物（HAp/Col/PVA） 室温、搅拌的条件下配制15ml浓度为0.3mg/ml的一型胶原/水混合物，持续搅拌1h后把该混合液倒入等体积的PVA/水的混合液中。将得到的混合物室温搅拌30min，再加入40ml0.1M 的Ca(NO3)2（PH调为10），搅拌，70℃保持24h。之后加入24ml0.1M Na3PO4（PH调为10）。如此，在胶原/PVA上原位合成HAp。然后将反应混合物过滤、冲洗、干燥、检测。 结果与讨论 1．不论是单独合成还是在胶原或PVA或是胶原/PVA纤维上原位合成，所制得的羟基磷灰石都为纳米微粒，其宽为10～30nm，长为40～50nm。 2．羟基磷灰石通过氢键或[OH-]-Ca2+-[-OH]和PVA和胶原结合形成有机－无机杂化体，此外胶原上的羧基也是和羟基磷灰石上的钙离子结合的位点。由于氢键的形成，随着有机相的增加，在有机相原位合成的羟基磷灰石的粒径和结晶度减小。 3．在PVA有机相中引入羟基磷灰石无机相后，复合材料的线性粘弹性大大提高，经低温处理后塑性大幅度增加。 4．复合材料由于胶原的加入、并经脱水处理后强度得到提高，且形成孔径在50～500nm范围内的贯通孔多孔材料。 2．用多糖基羟基磷灰石制备可生物吸收的骨水泥[2] 材料的制备 1．合成纳米羟基磷灰石 用CaCl2和(NH4)2HPO4共沉淀法制备羟基磷灰石纳米晶体。将0.3M(NH4)2HPO4 水溶液缓慢逐滴滴加到0.5M的CaCl2水溶液中。搅拌速度调整为1000rpm，反应温度保持在60℃，用注射器滴加NH4OH的方法调节混合液的PH值，最小为10。反应所得沉淀在相同的搅拌速度下陈化24h，然后过滤，蒸馏水洗4～5次，微波照射15min。微波照射后将最终的沉淀物10,000rpm转速下离心分离10min，去离子水反复冲洗，之后60℃真空干燥。 2．制备复合骨水泥 将适量壳聚糖分散在含2％乙酸的蒸馏水中。37℃，1000rpm搅拌的条件下，将1中反应
请教: 哪个学校或研究院所可以在钛合金表面采用等离子体的方法喷涂羟基磷灰石涂层,要求厚度在50微米,结合强度在30MPa. 公司去做，他们有一台全进口的等离子喷涂系统。在10年前就已喷过了这个材料的，当时是某大学的4个博士搞的一个课题。他们经常帮外面接活做的，全国都有的，收费也比较合理的 等离子喷涂设备在医学界的应用 等离子喷涂羟基磷灰石涂层-钛基牙种植体 等离子喷涂设备技术特点 ＳＸ-60/80型等离子涂设备是在引进吸收PT-A3000和METCO-9M等离子喷涂设备的基础上研制成功的，其设备总体水平与METCO-9M相当。?热喷涂快速制模?操作简单、工作稳定、燃耗低、涂层性能好的特点。 功能特点：测控温度范围-4.9℃—94.9℃，显示分辨率达到0.1℃，控制灵敏度0.1℃，偏移量范围-0.5℃—10℃，使用AC220V电源输入电压，仪表使用环境：相对湿度≤90%RH，温度在0—45℃无腐蚀防水环境。 等离子喷涂设备成套构成 设备包括：①主电源②控制柜③转接箱④送粉器⑤喷枪⑥热交换器
等离子喷涂功能加工: 等离子喷涂功能加工:1、工业行业--喷涂高性能陶瓷涂层，涂层材料包括氧化铝、氧化铬、氧化钛、硬质合金等。 2、医学界--等离子喷涂羟基磷灰石涂层-钛基牙种植体该产品性能结构由TC4钛合金基体和羟基磷灰石涂层组成。产品适用范围：用于永久性口腔修复中种植牙根。医药行业标准 等离子热喷涂在国民经济中的应用领域 机械制造、机电、航空航天、能源水利电力、矿山冶金、石油化工、市政建设、大型钢结构、、染印、造纸、印刷机滚筒、医学界、建筑汽车镀膜靶材等机械设备热喷涂加工精磨镜面抛光、恢复尺寸修复防腐防磨保护喷涂层、现场施工。 服务与质量承诺： 1、免费包设备安装调试与操作人员培训。设备有质量的安全保用期. 2、我们的质量方针是：“以满意的产品，真诚的服务，鲜明的特色，满足顾客的需求”。 3、企业设有完善的售前售中售后的服务体系，公司还提供保用期后的保养、维修等服务(只收取相应之成本费用)。 4、我们将为您提供热情准确及时到位的服务，努力满足和超越您的期望与需求。请及时与我们联系。 医学界特别注明： 等离子喷涂羟基磷灰石涂层-钛基牙种植体(商品名：BAM牙种植体)产品标准:YZB/国0184-2006 《等离子喷涂羟基磷灰石涂层-钛基牙种植体》,产品性能结构及组成:该产品由植入牙槽骨内的根部及用以装设义齿的基桩所构成。按产品形态可分为圆柱状、螺旋状和叶片状类别，按结构又可分为基桩不可拆卸和基桩可拆卸两种类型。包装为灭菌包装和非灭菌包装。,等离子喷涂羟基磷灰石涂层-钛基牙种植体(商品名：BAM牙种植体) 羟基磷灰石涂层hydroxyapatite coating 利用热喷涂、沉积或烧结等不同方法，在金属、陶瓷或其他材料基体表面上形成的羟基磷灰石(HA)薄层． 等离子喷涂plasma spraying 热喷涂工艺的一种，是使用非转移型电弧作为热源使气体离子化，从而产生高达10 000℃以上的高温，使通过喷枪送人等离子焰的喷涂材料粉料熔融或表面熔融并高速喷射到基体表面上形成涂层的方法． Plasma sprayed hydroxyapatile coated titanium dental implant HA涂层钛合金生物固定型人工髋关节
本科生毕业论文(设计) 题目水热法制备纳米羟基磷灰石专业材料物理
水热法制备羟基磷灰石 摘要：羟基磷灰石具有良好的生物相容性能，在许多领域都得到了广泛的应用，其对蛋白质吸附问题更是成为了生物材料领域的一个研究热点。本文采用硝酸钙 （Ca( NO3)2·4H2O）和磷酸铵（( NH4)3PO4·3H2O）为原料，在水热的条件下合成了羟基磷灰石粉体。借助X射线衍射仪（ XRD）、透射电镜（TEM）对经过烧结样品的物相和微观形貌进行了分析，研究了水热温度对合成羟基磷灰石粉体的影响,并且用紫外可见光光度计测试其对蛋白质的吸附性能，研究结果表明，在设计的温度范围内，水热温度越高，反应生成的HA粉体结晶度就越高，颗粒越细小，微观性能优良，且制备的HA颗粒对蛋白质的吸附性能更好。 关键词：羟基磷灰石纳米晶体；水热法；生物陶瓷材料；蛋白质吸附
Hydrothermal synthesis of hydroxyapatite Abstract：Hydroxyapatite has been widely used in biomedical field as its good biocompatibility. The protein adsorption attracted increasing attention in the field of HA based biomaterials. In this paper, hydroxyapatite was synthesized by the hydrothermal method using calcium nitrate (Ca(NO3)2) and ammonium phosphate ((NH4)3PO4) as raw materials. The structure and morphology of synthesized HA were characterized by XRD and TEM. The protein adsorption of HA was tested by the UV-VIS spectrophotometer. The results showed that the higher hydrothermal temperature was contributed to higher crystallinity and smaller particles. Nano HA powders which had good crystallinity were synthesized when the concentration of reactants is 0.2mol/L and the hydrothermal temperature is 180℃,which led to better adsorption properties of HA to the bovine serum albumin ( BSA). Key words：Hydroxyapatite ；Hydrothermal；Nano particles；Protein adsorption
钛生物种植体表面羟基磷灰石生成技术发展现状 摘要：本文总结了现有的钛生物种植体表面羟基磷灰石生成技术以及这些技术的优缺点。并针对钛生物种植体表面羟基磷灰石涂层在制备过程中存在的界面结合强度以及膜层羟基磷灰石（HA）的分布密度等问题，进行归纳总结。 关键词：钛合金；羟基磷灰石；制备方法；发展现状 中图分类号： 文献标识码： Development Status of Hydroxyapatite Generation Technology of Titanium Bio-implant Abstract: This paper summarizes the existing hydroxyapatite generation gechnology of Titanium bio-implant and the advantages as well as shortcomings.Furthermore,the key issues of hydroxyapatite coating preparation, such as coating/substrate interfacial bonding condition and the distribution density of hydroxyapatite in coating were discussed and reviewed. Key words: Titanium Alloy ;Hydroxyapatite;Preparation Method;Development Status 1. 引言 钛及钛合金由于具有密度低、弹性模量低等优异的机械性能、优良的生物相容性、较高 1-。目前，钛及钛合金广泛应用于人体的耐腐蚀性，是目前最具有吸引力的金属生物材料[]2 硬组织材料（牙、骨和关节），然而将其植入到人体中存在结合强度低、生物活性差、愈合时间长等问题。首先对材料表面进行多孔粗糙化的处理有利于改善上述性能[]3。羟基磷灰石(HA)优点是生物活性较好，但强度低和韧性差。结合两者优势的钛基羟基磷灰石复合材料具有重要的科学研究价值和很好的临床应用前景[]4。 目前在钛合金表面制备羟基磷灰石薄膜的方法主要有等离子喷涂法、涂覆烧结法、溶胶一凝胶法、仿生溶液生长法等[]5,等离子喷涂法和涂覆烧结法最大缺点是制备过程中温度高，易使HA发生分解，导致涂层中产生杂质相，同时冷却时基底与涂层界面会存在很高的残余应力引起涂层剥落；此外等离子喷涂是线型工艺，用于多孔或形状复杂的基底上难以使涂层均匀一致。溶胶一凝胶干燥过程中易开裂；难以得到较厚的涂层；仿生溶液生长法由于纯金属基板无生物活性，因此常需要对金属表面进行预处理，目前还没有形成较佳方法[]6。Hitoshi Ishizawa和Makoto Ogino[]87，，曾研究钛的高压阳极氧化，得到含钙磷的氧化层，氧化层与钛结合强度40MPa。首先利用微弧氧化(MAO)技术，在钛及钛合金表面生成一层含有一定浓度钙磷的多孔氧化膜(钙磷陶瓷涂层)，然后对氧化膜进行再次处理，使其表面生成一层羟基磷灰石薄膜(HA)是目前研究较多的方法，有很大的发展前景。
羟基磷灰石具有良好的生物相容性和骨传导性,新骨在界面上和HA植入体直接接触，两者间无纤维组织存在。HA植入体与骨界面的结合强度往往超过HA植入体或者骨自身的结合强度. 磷酸三钙是一种具有优秀亲和性的生物材料，通过细胞的吞噬和体液的侵蚀作用被机体部分或全部吸收而被取代，可在骨缺损修复中起到暂时性的支架作用，能促进骨组织的生长. 羟基磷灰石在体内稳定性较高，磷酸三钙在体内的降解吸收较快，因此希望复合羟基磷灰石和磷酸三钙，利用二者在体内的不同降解吸收速率，改善材料的生物活性。 在HA和TCP的吸收、降解性能互补的情况下，BCP陶瓷材料的生物相容性要优于单相磷酸钙陶瓷，力学性能方面，磷酸三钙的断裂强度会因为羟基磷灰石的重结晶而增强，特定的HA/TCP比则会提高BCP陶瓷的抗弯强度和弹性模量。 传统羟基磷灰石陶瓷的弹性模量和强度都比较高，但断裂韧性小；同时随着烧结条件的改变，将出现很大的力学性能波动。纳米生物陶瓷的显微结构中，晶界、晶粒及其结合都处于纳米量级水平，晶粒细化及晶界数量大幅度增加，可使其生物学性能和力学性能大幅度提高. 反应温度低，反应组成容易控制，所需设备简单;由于胶体是从溶液反应开始的，可以在分子水平上混合钙和磷的前驱物，使溶液有高度的化学均匀性，所得产品纯度高，晶粒尺寸小。其基本原理是利用金属无机盐或金属醇盐在溶液中水解或醇解，生成溶胶，经脱水或干燥转变为凝胶，然后经热处理，得到所需的粉体. 粉体表面自由能和比表面积有关：物质被分割得越细，比表面积就越大，相应地体系总的表面自由能必然会大大增加。表面自由能过高使整个体系在热力学上不稳定，粒子就有相互聚结从而降低表面自由能的趋势。因此，粉料越细，就越容易聚结成团，最终导致粉料分散性变差. 团聚现象影响了样品的导电性，亮度大的区域颗粒较大，在高度上优于相对暗 区域，二次电子产率较高而发亮；也可能是制样不佳，喷金太薄影响了导电性。 XRD数据本身只能说明一个连续的晶面长度在40nm左右，而SEM显示的是粒子的相对真实的粒径，即XRD表现的是晶粒度，而SEM则表现出颗粒度，所以比根据XRD图得出的平均晶粒尺寸大