羟基磷灰石复合骨替代材料的研究现状与发展趋势

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羟基磷灰石研究进展

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。

羟基磷灰石发展综述

羟基磷灰石发展综述
羟基磷灰石（Hydroxyapatite，简称HA）是一种重要的生物陶瓷材料，具有生物相容性、生物活性和化学稳定性等优良特性。

随着生
物医学工程学的发展，羟基磷灰石在医学领域得到了广泛的研究和应用。

羟基磷灰石最早被应用于骨植入材料方面。

骨修复领域的研究发现，羟基磷灰石可以促进骨细胞的黏附、增殖和分化，同时还可以与
骨组织结合，促进骨再生。

因此，羟基磷灰石被广泛应用于骨折修复、骨缺损修复和关节置换等领域。

近年来，随着生物可降解羟基磷灰石
的研究进展，更为广阔的应用前景得以展现。

除了骨植入材料，羟基磷灰石还被应用于牙科材料领域。

羟基磷
灰石可以作为填充剂用于牙齿修复，具有优良的生物相容性和力学性能。

此外，羟基磷灰石还可以用于牙周组织再生，有助于治疗牙周病
和牙周组织缺损。

这些应用展示了羟基磷灰石在牙科领域的潜力。

羟基磷灰石的应用还扩展到了药物传递领域。

由于其具有大量的
微孔和化学吸附性能，羟基磷灰石可以作为药物的载体，实现药物的
缓释和靶向传递。

这对于治疗骨关节炎、骨质疏松症和骨肿瘤等疾病
具有重要意义。

总之，羟基磷灰石作为一种重要的生物陶瓷材料，不仅在骨植入
材料和牙科材料领域发挥着重要作用，还在药物传递领域展示了巨大
的潜力。

随着研究的深入和技术的进步，相信羟基磷灰石在医学领域
的应用将会越来越广泛。

羟基磷灰石生物复合材料的研究进展

万方数据・７０・材料导报：综述篇２０１０年８月（上）第２４卷第８期未分化间充质细胞和骨母细胞分化为成骨细胞和软骨细胞，从而诱导骨和软骨的形成Ｋ］。

但由于ＢＭＰ在体内扩散快，易被蛋白酶分解，无支架和填充作用，目前多使用载体与其结合，形成ＢＭＰ缓释系统。

目前，具有骨传导作用的多孔型羟基磷灰石材料与具有诱导异位成骨作用的ＢＭＰ复合制成的ＨＡ—ＢＭＰ已进行动物实验。

Ｍａｇｉｎ等¨。

研究ｒｈＢＭＰ７（成骨蛋白１）复合羟基磷灰石后发现，羟基磷灰石复合ｒｈＢＭＰ７可诱导更多的骨形成。

ＫｕｂｏｋｉＬ７３证实多孔状羟基磷灰石中０．３５ｍｍ孔径可直接诱导骨形成。

但羟基磷灰石不易完全降解，影响进一步吸收。

Ｔａｏ等№ｏ对一种新型ＨＡ—ＢＭＰ复合人工听小骨的临床应用效果进行评价，结果显示，新型ＨｍＢＭＰ复合人工听小骨具有良好的生物相容性和优异的传音性能，术后成功率为９２．３％，随访均未见听骨脱出。

充分表明ＨＡ—ＢＭＰ复合材料明显优于自体组织，临床应用效果稳定，具有广阔的应用前景。

图１羟基磷灰石的晶体结构及（０００１）面的投影［２１Ｆｉｇ．１Ｃｒｙｓｔａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆａｐａｔｉｔｅａｎｄｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎｏｎｔｏｔｈｅ（０００１）ｐｌａｎｅ［２］蚕丝蛋白（丝素）及其纤维由于具有优异的力学特性、生物相容性、生物可降解性以及本质是蛋白质的结构特点，在生物医学领域表现出极大的应用潜力，是近年来医学组织工程感兴趣的一类特殊的生物材料。

卢神州等［９］以羟基磷灰石／丝素蛋白复合凝胶为基体，以蚕丝短纤维和ＮａＣＩ颗粒作为增强材料和致孔剂，制备羟基磷灰石／丝素蛋白多孔复合材料，结果表明，材料中含有少量蚕丝短纤维对材料抗弯强度和断裂能力的提高有显著效果。

２．１．２多元体系的复合骨修复是一个极其复杂有序的过程。

近年的研究表明，生长因子在骨愈合过程中起重要作用。

骨形态发生蛋白（ＢＭＰ）是骨生长的启动因子，对骨愈合有明显促进作用。

羟基磷灰石骨修复复合材料的研究进展

解宁，田贵山
（山东理工大学材料科学与工程学院，淄博２５４）５０９
摘
要纳米羟基磷灰石是一种具有良好生物相容性和生物活性的材料，用来用做骨常
替代材料，文概述了当前羟基磷灰石及其复合材料在骨修复领域的研究进展。本关键词羟基磷灰石；骨修复；究进展研
料的力学性能。
硬度及抗生理腐蚀性和生物相容性，因此人们将两
收稿日期：０９—１２０Ｏ一１Ｏ
作者简介：宁（９４一，，就读于山东理工大学材料科学与工程学院，士研究生。研究方向：进结构陶瓷。解１８）男现硕先
晶体，匀地分布在胶原基质中，成自然的无均形
机／机纳米复合材料，究已证明纳米级的ＨＡ有研
ＺＯ粉体，用热压烧结技术在烧结温度为ｒ采
１０ ℃烧结压力为３ＭＰ３００ａ的条件下烧结１，ｈ制
度达１．５ａ大孔孔径约５０６０ｍ、孔１６ＭＰ，０～０／小￣
孔径１０Ｌ并孔隙相互连通的多孑陶瓷。研～２ｔｍＬ究表明生物玻璃的加入可以促进材料的液相烧
结，多孔羟基磷灰石生物陶瓷致密化，善了材使改
第３２卷第６期２００９年１２月
山东陶瓷

纳米羟基磷灰石与多种材料复合的研究现状

Pramanik等[4]将非纳米羟基磷灰石、纳米羟基磷灰石分别与聚乙烯丙烯酸组成的复合材料并进行比较，结果表明纳米羟基磷灰石复合物分布更均匀，力学强度更大，是一种较好的用于移植骨替代物的材料。Mikoajczyk等[5]将纳米羟基磷灰石与聚丙烯腈组成的复合材料，有较大提高的抗屈服强度，可以有效修复各种原因导致的骨缺损。谭羽英等[6]采用骨髓基质干细胞复合羟基磷灰石与聚乳酸相结合的材料，进行修复兔桡骨节段性骨缺损实验，结果证明构建的复合人工骨可促进缺损处新骨的形成，修复节段性骨缺损。
1、纳米羟基磷灰石与高分子材料复合
在临床应用修复骨缺损之中，为了提高纳米羟基磷灰石的抗冲击性和力学强度等优点，经常采用纳米羟基磷灰石与某些高分子材料复合，常见的有聚酰胺、聚乳酸、壳聚糖等。邢志军等[2]采用纳米羟基磷灰石与聚酰胺的复合人工骨进行植骨融合治疗脊髓型颈椎病安全可行并取得了满意的结果，表明该材料具有优良生物相容性和骨传导成骨活性以及良好的力学特性。胡炜等[3]通过纳米羟基磷灰石与聚酰胺复合活性材料构建的自体髂骨重建椎体和人工椎体相比较证实，纳米羟基磷灰石与聚酰胺复合材料与人体骨可以发生牢固的生物键合能力，且具有良好的骨传导性能和成骨活性。
3、纳米羟基磷灰石与其他细胞因子复合
目前血管内皮生长因子在促进骨的再生修复方面的研究也比较成熟[18,19].血管内皮生长因子可以增加骨折端血流量，促进骨断端软组织、软骨细胞以及骨细胞的生长，有利于骨折愈合同时还可以促进骨的矿化，增加骨密度。宋坤修等[20]利用纳米羟基磷灰石胶原复合材料与血管内皮生长因子制备的人工骨修复兔的骨缺损，术后2、ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ、8wk可见骨缺损断端骨母细胞增生较活跃，骨小梁生长旺盛，排列紊乱，肉芽组织增生，机化，纤维化，形成纤维性骨痂，部分区域进一步分化，形成透明软骨，软骨细胞数量较多，进而形成成熟的板层骨。赵俊华等[21]同时也证实纳米羟基磷灰石胶原复合材料与血管内皮生长因子等结合在组织工程骨具有良好的诱导成骨作用，在早期骨愈合中能促进新生血管快速形成，缩短骨缺损区的愈合时间。

2023年羟基磷灰石生物陶瓷行业市场发展现状

2023年羟基磷灰石生物陶瓷行业市场发展现状随着人们对生物医学材料的需求越来越高，生物陶瓷成为了医疗器械、人工关节和牙科修补等领域中不可或缺的材料之一。

羟基磷灰石（HA）生物陶瓷是一种特殊的生物陶瓷材料，具有良好的生物相容性、生物活性和生物吸附性，被广泛应用于骨科和牙科领域中。

市场需求目前，随着我国人口老龄化程度的加剧和健康意识的提高，人们对医疗保健的需求越来越迫切，因此，生物陶瓷市场需求在不断增加。

羟基磷灰石生物陶瓷具有良好的生物相容性、生物活性和生物吸附性，在骨科、牙科修复和生物透析等领域有广泛的应用前景。

预计未来几年，羟基磷灰石生物陶瓷市场需求将持续增长，市场规模也将不断扩大。

市场现状目前，羟基磷灰石生物陶瓷市场已经成为生物陶瓷市场的重要组成部分。

国内市场上，羟基磷灰石生物陶瓷产品主要由国内外知名企业提供，如福州科美、德国Institut Straumann AG等。

这些企业采用多种生产工艺和技术，生产出质量稳定、性能优良的羟基磷灰石生物陶瓷产品。

未来趋势未来，羟基磷灰石生物陶瓷市场将会发生以下趋势：1. 产品多样化。

随着羟基磷灰石生物陶瓷在医疗器械、人工关节和牙科修补等领域中的应用越来越广泛，对其产品的多样化需求也越来越高。

2. 技术升级。

随着生物医学技术的不断发展和进步，羟基磷灰石生物陶瓷产品的生产技术也将不断升级，提高产品的质量和性能。

3. 产业集中化。

目前，国内羟基磷灰石生物陶瓷市场竞争格局较为分散，未来将会出现一些产业领军企业，市场竞争将更趋激烈。

4. 绿色环保。

生物陶瓷作为一种生物医学材料，应该注重环保和可持续发展，未来，生产羟基磷灰石生物陶瓷产品的企业将更加关注环保和可持续发展。

2023年羟基磷灰石生物陶瓷行业市场分析现状

2023年羟基磷灰石生物陶瓷行业市场分析现状羟基磷灰石（Hydroxyapatite，简称HA）是一种重要的生物陶瓷材料，具有良好的生物相容性和生物活性，被广泛应用于医学、牙科和生物工程等领域。

羟基磷灰石生物陶瓷行业在过去几年中取得了快速发展，市场规模不断扩大。

本文将从市场规模、应用领域和竞争状况三个方面进行分析，以了解羟基磷灰石生物陶瓷行业的现状。

一、市场规模羟基磷灰石生物陶瓷行业市场规模在过去几年中保持了稳定增长的态势。

随着人们对健康意识的提高和医疗技术的不断进步，羟基磷灰石生物陶瓷的应用范围不断扩大。

据统计，2019年全球羟基磷灰石生物陶瓷市场规模达到了约50亿元人民币，预计未来几年将进一步增长。

二、应用领域羟基磷灰石生物陶瓷主要应用于医学、牙科和生物工程等领域。

在医学领域，羟基磷灰石生物陶瓷被广泛用于骨修复和人工骨植入等方面。

由于其与人体骨骼组织具有良好的生物相容性和骨组织活性，因此被广泛应用于骨折治疗、关节置换和牙槽骨重建等领域。

在牙科领域，羟基磷灰石生物陶瓷主要用于牙种植、修复和修复。

在生物工程领域，羟基磷灰石生物陶瓷被应用于细胞培养、药物释放和组织工程等方面。

三、竞争状况羟基磷灰石生物陶瓷行业市场竞争激烈，市场上存在着众多的生产企业和品牌。

国内外一些大型生物陶瓷制造企业，如美国的理光（Rohm and Haas）、德国的科赫（CeramTec）和日本的松下（Kyocera），都在羟基磷灰石生物陶瓷领域具有强大的技术实力和市场占有率。

此外，国内也有不少羟基磷灰石生物陶瓷制造企业，如宁波磷化陶瓷、徐州付祥等。

由于技术壁垒较高，新进入者很难进入市场。

综上所述，羟基磷灰石生物陶瓷行业市场规模不断扩大，应用领域广泛，竞争激烈。

随着人们对健康意识的提高和医疗技术的不断进步，羟基磷灰石生物陶瓷的市场前景十分广阔。

而要在市场竞争中获得优势，企业需要不断提高产品质量和技术创新能力，提升品牌形象和市场份额。

珊瑚羟基磷灰石在骨组织工程支架材料中的研究进展

珊瑚羟基磷灰石在骨组织工程支架材料中的研究进展骨组织工程包括支架材料、种子细胞和生长因子等，其中支架材料是组织工程骨的基本构架。

珊瑚羟基磷灰石(coralline hydroxyapatite，CHA)是近年来较常用的骨替代支架材料，其来源于天然珊瑚，是一种异种骨移植材料[1]，具有良好的生物相容性、骨传导性和可缓慢降解等特点的多孔生物陶瓷材料；CHA取材制备容易，有较好的应用前景。

本文就近年来CHA作为骨组织工程支架材料的研究进展作一综述。

1CHA的制备、结构和理化特性CHA的制备是将天然珊瑚置于具有时间、压力和温度自动控制的化学合成釜内，加入磷酸试剂及一定量的水，在特定的压力、温度下进行水热反应，约48小时将珊瑚碳酸钙转换成可吸收的珊瑚羟基磷灰石[2]。

由于来源于珊瑚，因此又称为珊瑚转化型羟基磷灰石。

珊瑚经水热反应后，其碳酸钙转变为磷酸钙，从而保留了珊瑚多孔性和高孔隙的特点，并且材料的机械强度也有所增加。

多孔结构形成的三维空间管道，增大了材料与受植区组织的界面，有利于加速界面结合的反应过程，并为体内骨诱导物质(如骨髓、BMP)提供空间，保持管道内诱导物质的高浓度，使骨组织在管道能完成内向生长的过程[3,4]。

CHA的主要组成是羟基磷灰石、磷酸三钙及碳酸钙，并且保持了原珊瑚的三维多孔结构，因此，CHA具有一定机械强度和高孔隙的多孔性三维结构特点。

2生物学性能2.1生物相容性由于珊瑚羟基磷灰石（CHA）来源于珊瑚，其结构和成分与矿化骨相似，植入机体内有良好的生物相容性，将其植入机体组织后不产生局部或全身性毒性反应，无炎症排斥反应。

丁宁[5]等将CHA植入动物骨内，进行成骨作用的组织学观察，显示其具有良好的生物相容性；李俊[6]等对32例良性溶骨性瘤样病变患者，选用大小不一的块状CHA充填至彻底刮除病灶内瘤组织的骨腔隙内，缝合骨膜，结果显示无全身性异常反应，骨缺损基本修复逐渐为自体新骨替代。

因此认为使用珊瑚羟基磷灰石作为骨替代物，其优点有：避免在健康部位行取骨术，缩短手术时间；骨量充足；避免取骨区感觉异常、感染等并发症；避免因为使用异体骨而可能引起的免疫排斥反应造成骨不愈合和传染疾病的危险。

2024年羟基磷灰石市场调研报告

2024年羟基磷灰石市场调研报告1. 背景介绍羟基磷灰石是一种广泛应用于医疗、化工、环保等领域的无机材料。

它具有良好的生物相容性和生物活性，被广泛用于骨组织修复、药物缓释等方面。

本文通过调研羟基磷灰石市场，分析其应用领域、市场规模和竞争格局，旨在为相关企业提供参考信息。

2. 羟基磷灰石市场应用2.1 医疗领域羟基磷灰石在医疗领域具有广泛的应用前景。

它可以作为骨组织修复材料，用于人工骨植入、骨折修复等方面。

此外，羟基磷灰石还可用于制备人工关节、牙科修复等医疗器械。

2.2 化工领域羟基磷灰石在化工领域也有一定的应用。

它可以作为催化剂、吸附剂等用于化学反应和分离过程中。

此外，羟基磷灰石还可用于环保领域，作为吸附材料处理废水、废气等。

3. 羟基磷灰石市场规模分析根据市场调研数据显示，羟基磷灰石市场规模逐年增长。

其市场需求主要来自医疗领域和化工领域的应用。

随着人们健康意识的不断提升和化工行业的发展，羟基磷灰石市场前景十分广阔。

4. 竞争格局分析羟基磷灰石市场存在一定的竞争，主要来自国内外的制造商与供应商。

国内制造商在技术研发、产品质量和售后服务方面逐渐提升，具有一定市场竞争力。

然而，国外制造商由于其先进的生产工艺和品牌优势，仍然占据了市场的一部分份额。

5. 市场发展趋势展望羟基磷灰石市场将继续保持稳定增长的趋势。

随着医疗技术的不断创新和化工行业的发展，对羟基磷灰石的需求将进一步增加。

同时，国内制造商应加大技术研发力度，提高产品的质量和性能，以增强市场竞争力。

结论羟基磷灰石市场具有广泛的应用前景，尤其在医疗和化工领域。

随着市场规模的扩大和竞争格局的变化，相关企业需要加强技术研发，提高产品质量和服务水平，以满足市场需求并保持竞争优势。

羟基磷灰石及其复合涂层的研究现状

羟基磷灰石及其复合涂层的研究现状段希夕高钦钦(新余学院机电工程学院江西新余 338004)摘要：钛及其合金金属有良好的机械性能，羟基磷灰石是有优异生物性能的活性陶瓷，因而羟基磷灰石/钛（HA/Ti）复合涂层结合二者优势性能被广泛应用于人体骨组织和牙齿的修复中，以提高材料的医用价值。

该文采用冷喷涂、等离子喷涂、磁控溅射、激光熔覆、溶胶-凝胶、电化学沉积等其他技术制备HA/Ti复合粒子，并适当掺入其他金属合金，完善性能，探究其实验后的涂层特征、表面形态对力学性能和生物性能的影响。

关键词：羟基磷灰石钛喷涂复合涂层中图分类号：TG146文献标识码：A 文章编号：1672-3791(2023)17-0087-07 Research Status of Hydroxyapatite and Its Composite CoatingsDUAN Xixi GAO Qinqin(School of Electrical and Mechanical Engineering, Xinyu University, Xinyu, Jiangxi Province, 338004 China) Abstract: Titanium and its alloy metals have good mechanical properties. Hydroxyapatite is an active ceramic with excellent biological properties, so hydroxyapatite/titanium ( HA/Ti ) composite coatings are widely used in the re‐pair of human bone tissue and teeth in combination with the advantages of the two to improve the medical value of materials. HA/Ti composite particles are prepared by cold spraying, plasma spraying, magnetron sputtering, laser cladding, sol-gel, electrochemical deposition and other technologies, other metal alloys are added to improve prop‐erties, and the effects of their coating characteristics and surface morphology after the experiment on mechanical properties and biological properties are explored.Key Words: Hydroxyapatite; Titanium; Spraying; Composite coatings21世纪以来，需要人工骨治疗患者的数量在全球约有3 000万人次[1-2]。

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羟基磷灰石复合骨替代材料的研究现状与发展趋势朱武朱东波周科朝李志友(中南大学粉末冶金国家重点实验室,长沙,410083)摘要：本文从制备工艺、力学性能、生物相容性和临床应用等几个方面介绍了各类羟基磷灰石(HAP)复合骨替代材料的研究现状，分析了他们的特点和在实际应用中存在的主要问题，并对其未来的发展趋势进行了展望。

关键词：羟基磷灰石；骨替代材料；生物相容性；力学相容性；趋势中国图书分类号：O613.23；R687.3 文献标识码：AHydroxyapatite bone replacement composites: current status andfuture directionsZHU Wu, ZHU Dongbo, ZHOU Kechao, LI Zhiyou(State Key Laboratory for Powder Metallurgy, Central South University, Changsha, 410083) Abstract: In this paper, various hydroxyapatite bone replacement composites are reviewed in terms of fabrication, mechanical properties, biocompatibility and clinical performance，and analyzes their characteristics as well as main problems in their practical applications, the developing trend are also looked forward..Key words: hydroxyapatite; bone replacement materials; biocompatibility; mechanic compatibility; trends1 引言随着现代医学技术与材料科学的发展，具有生物相容性、力学相容性以及生物活性的人工替代材料被广泛地用于人体软硬组织与器官的修复中。

在硬组织修复中，骨替代材料的研究与制备已成为当今国际生物材料研究中的前沿性课题。

生物活性陶瓷羟基磷灰石（HAP）是构成人体硬组织的主要无机成分，占人骨无机成分的77%，齿骨中更高达97%[1]。

合成HAP在组成成分和结构上与自然骨组织的钙盐一致；在生物学特性方面，它具有良好的生物相容性和骨传导性（osteoconductive），与骨组织能形成直接的骨性结合[2]。

但是纯羟基磷灰石的力学性能较差，其断裂韧性值（K IC）不超过1.0MPa·m1/2（天然骨为2～12MPa·m1/2）[3]；另外，在液体环境中其韦伯模量很低（n=5～12）说明羟基磷灰石种植体的可靠性较差。

到目前为止，羟基磷灰石陶瓷仍难以用于承重部位（如人造牙齿和人工骨）的移植体，其在医学上的应用仅限于非承重部位、低承重部位移植体和粉末及涂层材料[2，3]。

为此，人们采用不同工艺方法，开发了多种羟基磷灰石复合材料[4-6]。

本文将重点从材料制备工艺、力学性能、生物相容性等几个方面来介绍羟基磷灰石复合骨替代材料的研究现状。

另外结合国内外近年来生物材料的研究状况综述了各类羟基磷灰石复合材料在实际应用中存在的主要问题，并提出了未来羟基磷灰石复合骨替代材料的发展趋势。

2.HAP复合骨替代材料的研究现状2.1 HAP基陶瓷复合材料基金资助: 863基金(2003AA302210), 湖南省自然科学基金(04JJ3083),中南大学创新工程基金(030615)作者简介：朱武（1980-），男，内蒙古莫旗人，硕士，主要从事生物复合材料研究 E-mail:zhuwu_csu@羟基磷灰石粉末制备和陶瓷成型技术研究的大量进展，使通过控制微观结构和化学组成可以很容易得到致密/多孔的羟基磷灰石陶瓷。

目前对于羟基磷灰石基复合陶瓷的研究主要集中在两个方面：一是提高材料的力学性能；二是制备生物性能（生物活性、生物相容性等）可控的复合材料。

近几年来，许多方法已经用于HAP陶瓷增韧补强，例如，层状结构[7]、金属间化合物颗粒[8]、金属颗粒、纳米颗粒、晶须、长纤维、部分稳定氧化锆增强等等[9]。

表1[10]列出了一些HAP基生物陶瓷复合材料的性能。

表1 HAP基陶瓷复合材料的性能材料相对密度(%) 抗弯强度(MPa) K IC(MPa•m1/2) 相组成纯HAP - 100 <1.0 HAPHAP+20%Al2O3+5% Ni3Al particles - 160 2.3 HAP,Al2O3,Ni3AlHAP+10-30vol% long metal fiber 94-100 96-224 3.7-7.4 HAP HAP+5-30%Al2O particles 96-99.7 90-250 1.4-2.5 HAP,β-TCP, Al2O3HAP+10-50vol%(3Y)ZrO293-99.5 160-310 1.0-3.0 HAP,α-TCP,β-TCP,ZrO2 HAP/C - 85 - HAP.C 采用金属纤维增韧可以获得很高的K IC值，但由于磨损、磨蚀及负面的组织作用，HAP/金属移植体存在很多问题。

最关键的是致密的纤维组织几乎将所有的移植体包围，妨碍了应力的正常分布并导致移植体疏松，因此，HAP/金属移植体的生物相容性远低于纯HAP陶瓷。

陶瓷作为增强体的主要优势在于其良好的耐磨和耐蚀性，且其生物相容性也比HAP/金属移植体好，但是其韧性差，且弹性模量过高。

据报道晶须对HAP的韧性影响最大，但很多工业用晶须达不到所谓的Stanton-Pott标准，并含有潜在的致癌物质。

另外，人体内的HAP年磨损量为15～30μm。

因此，作为增强相的晶须可能从基体HAP中进入人体并导致各种病变。

综上所述，复合材料的优点是提高了材料的韧性和强度，但是第二相的引入往往会降低基体生物相容性，并有可能促使HAP向TCP分解。

TCP的存在将提高HAP的生物降解性[11]，降低裂纹生长的敏感性[12]。

另外，新相的形成和水汽的蒸发，分解过程本身可能对致密化有负面影响，从而导致强度降低。

增强体对基体另外一个不良的影响是使基体的弹性模量增加，从而导致移植体与骨之间的弹性模量错配度变大[13]。

2.2 HAP涂层材料HAP在临床上最重要的应用之一是作为金属表面涂层用于髋关节修复。

这种方法将金属良好的力学性能与HAP优越的生物相容性和生物活性相结合。

没有涂层的金属移植体不能与骨结合，并且由于其是生物惰性材料，被致密纤维包裹造成应力分布不均，可能导致移植体疏松，而涂覆HAP之后，即使是在早期功能性承重时骨组织也可与移植体完全结合。

HAP涂层有多种功能，首先它为骨提供了稳定的修复，并提供了生物相容性环境，将不利反应降至最低。

另外，HAP涂层减少了金属粒子向人体的释放，并使金属表面免受人体内液体的腐蚀[14]。

在多孔金属植入人体中，HAP涂层提高了骨组织向孔内生长的能力[15]。

等离子喷涂法[16]是制备HAP涂层最成功，也是最广泛使用的方法，并且被投入了商业应用。

等离子喷涂是利用等离子枪产生的直流电弧，将HAP粉料高温加热熔融后高速喷涂至基体表面形成涂层，其优点是喷涂过程中衬底可以保持相对较低的温度(通常低于300℃)，不会破坏基体材料的力学性能。

但也有明显缺陷，因为等离子喷涂是一个线性工艺，当粗糙表面喷涂层厚度不均匀时，因HAP与基体的热膨胀系数不同，在喷涂过程中HAP涂层会产生开裂。

因等离子喷涂涉及高温过程，易使HAP发生分解，导致原材料必须是高纯度的HAP粉末，从而增加了成本[17]。

另外，长期的临床观察发现，等离子喷涂技术制作的单纯HAP与金属的结合强度低，植入后短期内就会分解，且在高温制作过程中HAP的组分和结构会发生改变，其化学性能、物理性能及生物活性会降低[17]。

为了提高HAP与金属表面的结合力，将HAP与不同材料复合，形成复合金属涂层，已成为近年的研究热点。

除等离子喷涂法外，其它方法如热等静压、氧化燃料燃烧喷涂、磁控管溅射、搪烧、离子束增强沉积、水热化学分解、电化学沉积、金属-有机物化学气相沉积、溶胶-凝胶、脉冲激光沉积或电泳都是可行的。

涂层不仅用于诸如Ti合金、不锈钢、Ca-Cr-Mo合金等金属基体，还用于碳质移植体、陶瓷烧结体（如ZrO2、Al2O3等），甚至高聚物表面。

2.3 HAP与天然生物材料的复合天然生物材料主要是指一些从动物结缔组织（如骨、肌腱）或皮肤中提取的，经特殊化学处理，具有某些生物活性或特殊性能的蛋白质物质，如胶原、骨形成蛋白（bone morphogenetic protein, BMP）、纤维蛋白粘合剂、细胞因子、自体红骨髓、脱矿化骨、明胶等[18]。

HAP与天然生物材料的复合，一类是将胶原等物质与HAP形成两相复合材料，以增强材料的强度和生物活性；另一类是依据一些生物活性物质（如BMP、成骨因子、成骨细胞等）在人体能促进骨生长的原理，将这些生物活性物作为骨诱导物质嵌入到多孔HAP陶瓷中。

2.3.1 HAP与胶原的复合胶原一般通过酸溶法或酶解法来获得，目前在骨替代材料中应用较多的是Ⅰ类胶原。

基于天然骨是一种蛋白质-羟基磷灰石复合物，有关HA与胶原的复合物的研究很多。

但是成形大致上可以分为两种方式：颗粒状HAP与胶原在混合后压制成型和在胶原上生长HAP晶体[19，20]。

其中应用前景更广阔的是通过在胶原上生长HAP晶体形成的复合物，HAP-胶原复合物系统可作为注射骨替代材料，动物实验表明，与两种单一材料相比，复合材料有较高的成骨速度，但成骨的数量仍然偏小。

对HAP-胶原复合物的动物实验及临床实验表明，复合物比起单一的HAP或胶原来具有更高的骨引导性[19]。

2.3.2 HAP与骨形成蛋白、红骨骨髓的复合骨形成蛋白（BMP）是一种存在于骨基质中的小分子量酸性多肽类物质，具有很强的无排斥反应和诱导成骨作用。

自1974年Urist[21]首先从兔骨中提取出BMP以来，由于BMP具有跨物种诱导成骨作用，对BMP复合骨替代材料的研究发展很快[22]。

BMP和红骨髓细胞本身均不能单独制成骨的形状，需要有支撑材料作为载体。

多孔HAP烧结体或珊瑚羟基磷灰石具有理想的孔隙结构，是一种良好的载体，植入人体后，其孔隙结构既容许骨细胞的长入又避免了宿主在体内被很快吸收而降低其作用。

这些复合材料一般通过多孔HAP在BMP的盐酸胍溶液或红骨髓细胞培养液中浸泡完成吸附过程形成的。

川村守男[23]曾撰文指出，在HAP-BMP复合材料中，BMP呈网状分布在HAP的孔隙壁上，当孔隙直径为90～200μm时，复合材料的诱导成骨作用最好。