纳米羟基磷灰石复合支架材料的研究与应用

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。

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。

羟基磷灰石复合生物材料种类
1.纳米羟基磷灰石与甲壳素及其衍生物壳聚糖等多糖类 材料的复合； 2.纳米羟基磷灰石与聚酰胺的复合； 3.纳米羟基磷灰石与聚酯的复合； 4.纳米羟基磷灰石与聚乙烯醇的复合等。
Kikuchi等将纳米级羟基磷灰石材料和胶原按照 93：7，83：17，81:19比例混合，形成密度为 2.8g/cm3的复合物，体内实验表明，该材料可被破骨 细胞样细胞的吞噬作用降解，并可诱导成骨细胞形成 新的骨组织。弹性模量与自体松质骨相当，可以满足 骨缺损移植的需要。 Nukavarapu等设计了一种可生物降解的纳米羟 磷灰石 +多聚磷酸盐，有望应用于骨组织工程，它是 一种三维结构的球形微粒，具有合适的机械性能和细 胞兼容的特性。小鼠体内实验表明，与未涂纳米羟磷 灰石的钽相比，涂有纳米羟磷灰石的钽加速了骨的形 成。
羟基磷灰石复合生物材料主要种类
1.纳米羟基磷灰石与胶原蛋白的复合 胶原蛋白或称胶原，是人体内含量最丰富的蛋白质, 胶原 蛋白在体内以胶原纤维的形式存在。具有无抗原性、生物相容 性好, 可参与组织愈合过程, 在止血、促进伤口愈合、作为烧 伤创面敷料、骨移植替代材料、组织再生诱导物方面得到广泛 应用。 2.纳米羟基磷灰石与骨形态发生蛋白的复合 骨形态发生蛋白是一种存在于骨基质中的生物活性物质, 为小 分子酸性多肽类物质，具有高效骨诱导作用，并呈现非种属特 异性诱导骨形成的生物学特性，可以诱导血管周围未分化的间 充质细胞及骨髓细胞分化成软骨细胞和骨细胞。
骨是自然界中结构最复杂的生物矿化材料之一，由磷 酸钙盐晶体(主要以结晶羟基磷灰石的形式存在)弥散 分布在胶原蛋白以及其它生物聚合物中构成的连续多 相复合体。
骨骺线
纳米羟基磷灰石，why？
1.骨组织本就由大量纳米级的胶原分子和羟基磷灰石组 成，骨细胞外基质中其他的蛋白也都是纳米级别的。 2.研究表明，羟基磷灰石的生物活性与其粒度大小密切 相关。其纳米条件下表现出更强的生物活性。 3.纳米HA粉体不仅提供了优良的性能，而且在治疗癌症 方面表现出一些特异性能。

，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。

纳米羟基磷灰石的制备及其在 医学领域的应用
漳 州 师 范 学 院 化学与环境科学系
HA的简 的简 介
方法制 备
结论和 展望 在物理 方向上 的单独 应用
测试表 征
在医学 领域的 应用
1、羟基磷灰石简介 、
羟基磷灰石（ 羟基磷灰石（Hydroxyapatite，HA）是 ， ） 动物和人体骨骼的要无机矿物成分， 动物和人体骨骼的要无机矿物成分，具 有良好的生物活性和生物相容性。 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现出一 系列的独特性能， 系列的独特性能，如具有较高的降解和 可吸收性。研究表明： 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， 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。 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， 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[4]
图5
n-HA粒子的SEM图
由图5可以看出采用冷冻干燥法避免了高温煅 由图 可以看出采用冷冻干燥法避免了高温煅 粉末， 烧，得到了分散性较好的 n-HA 粉末，直径为 20～25 nm，长度 ～80nm，其分散均匀， ～ ，长度75～ ，其分散均匀， 没有严重的团聚现象。 没有严重的团聚现象。
4.1 物理性质方面应用[5]
功效主要体现在： 功效主要体现在：
(1)吸附及抑菌作用。抑制牙菌斑，预防 龋 吸附及抑菌作用。抑制牙菌斑， 吸附及抑菌作用 齿。 (2)双重脱敏作用，有效防止牙本质过敏。 双重脱敏作用， 双重脱敏作用 有效防止牙本质过敏。 (3)再矿化及美白作用，修复受损牙釉质， 再矿化及美白作用， 再矿化及美白作用 修复受损牙釉质， 恢复牙齿自然光泽。 恢复牙齿自然光泽。

医疗卫生装备·２００７年第２８卷第４期ＣｈｉｎｅｓｅＭｅｄｉｃａｌＥｑｕｉｐｍｅｎｔＪｏｕｒｎａｌ·２００７Ｖｏｌ．２８Ｎｏ．４纳米羟基磷灰石及其复合材料的研究进展李志宏武继民李瑞欣许媛媛张西正（军事医学科学院卫生装备研究所天津市３００１６１）摘要纳米羟基磷灰石具有良好的生物相容性和生物活性，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。

但是，由于材料本身力学性能较差制约了羟基磷灰石的进一步应用，因此，提高及制备综合性能优越的纳米羟基磷灰石复合生物材料是当今研究的重心和热点。

综述了纳米羟基磷灰石制备的主要方法及其复合生物材料的研究进展，并探讨了纳米羟基磷灰石骨修复材料的发展方向。

关键词纳米羟基磷灰石；复合材料；骨修复Ａｄｖａｎｃｅｓｉｎｎａｎｏ－ｈｙｄｒｏｘｙａｐａｔｉｔｅａｎｄｉｔｓｃｏｍｐｏｓｉｔｅＬＩＺｈｉ－ｈｏｎｇ，ＷＵＪｉ－ｍｉｎ，ＬＩＲｕｉ－ｘｉｎ，ＸＵＹｕａｎ－ｙｕａｎ，ＺＨＡＮＧＸｉ－ｚｈｅｎｇ（ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＭｅｄｉｃａｌＥｑｕｉｐｍｅｎｔ，ＡｃａｄｅｍｙｏｆＭｉｌｉｔａｒｙＭｅｄｉｃａｌＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｔｉａｎｊｉｎ３００１６１，Ｃｈｉｎａ）ＡｂｓｔｒａｃｔＮａｎｏ－ｈｙｄｒｏｘｙａｐａｔｉｔｅｈａｓｂｅｅｎｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄａｓｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｖｅａｎｄｐｒｏｓｔｈｅｔｉｃｍａｔｅｒｉａｌｆｏｒｏｓｓｅｏｕｓｔｉｓｓｕｅ，ｏｗｉｎｇｔｏｉｔｓｅｘｃｅｌｌｅｎｔｂｉｏｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙａｎｄｔｉｓｓｕｅｂｉｏａｃｔｉｖｉｔｙ．Ｂｕｔｔｈｅｐｏｏｒｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｙｏｆｈｙｄｒｏｘｙａｐａｔｉｔｅｒｅｓｔｒｉｃｔｓｉｔｓｆｕｒｔｈｅｒａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ．Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｅｎｈａｎｃｅｔｈｅｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｔｈｅｍａｔｅｒｉａｌ，ｍａｎｙｒｅｓｅａｒｃｈｅｓｈａｖｅｂｅｅｎｄｅｄｉｃａｔｅｄｔｏｔｈｅｓｙｎｔｈｅｓｉｚａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｃｏｍｐｏｓｉｔｅｍａｔｅｒｉａｌｓ．Ｔｈｉｓａｒｔｉｃｌｅｒｅｖｉｅｗｓｔｈｅｍａｉｎｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｓｏｆｎａｎｏ－ｈｙｄｒｏｘｙａｐａｔｉｔｅａｎｄｔｈｅａｄｖａｎｃｅｍｅｎｔｉｎｒｅｓｅａｒｃｈｏｆｉｔｓｃｏｍｐｏｓｉｔｅ．Ｔｈｅｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓｉｎｔｈｉｓｒｅｓｅａｒｃｈａｒｅａａｒｅｄｅｓｃｒｉｂｅｄａｓｗｅｌｌ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓｎａｎｏ－ｈｙｄｒｏｘｙａｐａｔｉｔｅ；ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｍａｔｅｒｉａｌ；ｂｏｎｅｒｅｐａｉｒ作者简介：李志宏，硕士，主要从事高分子材料和生物材料方面的研究；武继民，博士，硕士生导师，副研究员。

纳米复合羟基磷灰石在口腔治疗中的应用王宏峰【摘要】Objective Assessment of nano hydroxyapatite composite in periodontitis treatment effect.Methods Control group and experimental group included 45 patients were treated with root planing,the experiment group filed with nano hydroxyapatite composite.ResultsAfter 2 weeks,the experimental group cure rate was higher than the contrast group,no efficiency was lower than that of the control group. After 12 weeks, the experimental group cure rate was higher than that of control group, the difference is statisticaly significant(P<0.05).Conclusion Hydroxyapatite nano composite can be as filing materials of oral treatment,and enhance the therapeutic effect.%目的：评价纳米复合羟基磷灰石在牙周炎治疗的应用效果。

方法对照组、实验组入选患者45例，均给予根面平整术，实验组填充纳米复合羟基磷灰石。

结果2周后，实验组痊愈率高于对照组、无效率低于对照组，12周后，实验组痊愈率高于对照组，差异具有统计学意义（P＜0.05）。

结论纳米复合羟基磷灰石可作为口腔治疗填充材料，增进疗效。

《生物医用材料》期末论文学院：材料与化工学院专业：材料科学与工程学生姓名：学号：任课教师：唐敏2010年6月20日羟基磷灰石在生物医用材料中的研究进展材料与化工学院07材料科学与工程卢仁喜摘要:羟基磷灰右是一种优质的医用生物材料，在生物医用材料和医学研究领域有着广泛的应用和研究。

本文在综合了一些文献的基础上，对羟基磷灰石在生物医用材料的研究上做了总结和概括，并且提出了一些自己的看法。

关键字：羟基磷灰石生物医用材料进展1.引言生物材料(biomaterials)是对生物体进行治疗和置换损坏的组织、器官或增进其功能的材料。

随着材料科学、生命科学与生物技术的发展，越来越多的生物材料得到广泛应用，人们开始在分子水平上去认识材料和机体问的相互作用，力求使无生命的材料通过参与生命组织的活动，成为有生命组织的一部分。

其中金属材料、生物陶瓷材料、高分子材料、聚合物及其复合材料是应用最广泛的生物材料。

近年来，常用的骨骼替代品是金属、塑料以及陶瓷等，其中以钛和钛合金为主。

但是由于它们的惰性，它们不能很好的与生物体本身产生相容性，作为硬组织植入材料，它们与骨之间只是一种机械嵌连的骨整合，而非化学骨性结合，致使植入后与骨组织之间结合较差，常引起植入失效。

同时金属的耐磨性和耐腐蚀性较差，腐蚀产牛的离子会对人体组织产生不良影响。

羟基磷灰石(Hydroxyapatite，HA)生物陶瓷材料具有优良的生物活性和生物相容性，被认为是一种最具潜力的人体硬组织替换材料。

但是HA的力学性能较差，抗弯强度和断裂韧性指标均低于人体致密骨，限制了它们单独在人体负重部位的使用。

但是由于它本身的特点，以及自然界再也找不出与它具有类似生物相容性的陶瓷材料，同时他又可以同多种材料进行复合来改变它在某一方面的劣势。

所以，近年来羟基磷灰石及其复合物的研究受到广泛关注。

2.羟基磷灰石及特点羟基磷灰石(Hydroxyapatite，HA)是一种微溶于水的弱碱性磷酸钙盐，它是脊椎动物骨和齿的主要无机成分，在人骨中约占72％，齿骨中则高达97％，其生物相容性及活性良好，对人体无毒副作用，可增强骨愈合作用，能与自然骨产生化学结合，被认为是最有前途的人工齿及人工骨的替代材料。

羟基磷灰石多孔材料的研究概况摘要关键词：羟基磷灰石多孔支架骨组织工程生物材料是指可对机体组织进行诊断、修复、治疗，替代与再生损坏的组织、器官或增进其功能的材料。

随着全球老龄化趋势的发展和骨创伤事故的频繁发生对人造齿、人造骨的需求越来越大。

多孔支架材料应用于骨修复和骨植入成为骨组织工程学研究的重点[1]。

骨组织用多孔支架的选材关键是材料是否具有良好生物相容性和适合微观孔结构比[2]，羟基磷灰石具有良好的生物相容性、骨传导性等，是修复和替换活性硬组织的关键材料[3]。

1 羟基磷灰石简介1.1羟基磷灰石理化性质羟基磷灰石（HA）是磷酸钙盐的一种，它的化学式Ca10(PO4)6(OH)2。

其属于六方晶系，密度为3.16g/cm3，它是一种含有羟基的钙磷盐，Ca/P比为1.67。

微溶于水，呈弱碱性，易溶于酸，难溶于碱。

羟基磷灰石是脊椎动物体内骨骼、牙齿等硬组织的主要无机成分。

相关资料表明：羟基磷灰石是人体骨的矿物相，而胶原纤维是骨的主要有机相，成熟骨主要由羟基磷灰石晶体紧密嵌入胶原基体中构成。

并且其具有良好的生物活性和骨传导性。

因此，羟基磷灰石（HA）是目前人体硬骨组织的最佳选择。

1.2纳米羟基磷灰石的制备纳米羟基磷灰石粉体的制备方法很多，大致可以分为干法合成和湿法合成两大类。

干法合成主要为机械化学法、高温固相合成法、微波固相合成法等，湿法合成包括沉淀法、水热法、溶胶—凝胶法、超声波合成法及微乳液法等。

1.3 多孔羟基磷灰石的性质孔的结构包括孔隙率、孔径的大小、孔连通程度以及支架的比表面积。

多孔羟基磷灰石材料的制备方法有添加造孔剂法、机泡沫浸渍法、气体发泡法和模压成型法等[4、5]。

研究表明，多孔羟基磷灰石中含有适当尺寸孔隙并占有一定体积分数，对材料与组织相互作用有重要作用。

一般认为孔径在100µm以上能使骨细胞在孔洞内游移；200µm以上具有较优的成骨效应。

多孔羟基磷灰石植入后能短时间内与软骨组织紧密结合并无外体反应，且多孔结构能为纤维细胞和骨细胞的生长提供通道及空间，增大组织液与HA接触表面积从而加快反应进行，相互连通的孔隙有利于组织液的微循环并为HA深部的新生骨提供营养，使界面的软硬组织长入空隙，形成纤维组织和新生成骨组织交叉结合状态[6]。

结论
羟基磷灰石氧化锆生物复合材料的制备方法与性能之间存在密切关系。通过 优化制备工艺和掺杂剂量，可以有效地提高材料的物相纯度、结构致密性和机械 性能，并改善其生物相容性。未来研究方向应包括进一步优化制备工艺，研究新 型掺杂剂及其作用机制，以及探讨材料性能的跨尺度关联等。随着研究的深入， 相信羟基磷灰石氧化锆生物复合材料在生物医学领域的应用前景将更加广阔。
2、掺杂剂量对性能的影响：在制备过程中，常常需要掺入其他元素来优化 材料的性能。例如，掺入硅元素可以提高材料的抗腐蚀性能，掺入钛元素可以增 强材料的生物活性。通过调整掺杂剂量，可以找到最优的配方，从而提高材料的 综合性能。
羟基磷灰石氧化锆生物复合材料性能之间的关系也比较密切。例如，材料的 拉伸强度和硬度通常呈正相关关系，即提高材料的硬度通常会导致拉伸强度的增 加。此外，材料的生物相容性与其化学成分、表面特性等密切相关。通过对材料 进行表面改性处理，可以有效地提高其生物相容性，促进细胞在其表面增殖和分 化。
羟基磷灰石生物材料的研究现 状、制备及发展前景
目录
01 羟基磷灰石生物材料 的研究现状
02
羟基磷灰石生物材料 的制备
03
羟基磷灰石生物材料 的发展前景
04 结论
05 参考内容
羟基磷灰石生物材料是一种重要的生物材料，具有优良的生物相容性和骨传 导性，在生物医学领域得到广泛应用。本次演示将介绍羟基磷灰石生物材料、优化性能：羟基磷灰石生物材料的性能与制备工艺密切相关。未来可以 通过优化制备工艺参数，提高其生物相容性、稳定性和力学性能等方面的表现。
4、复合材料：为了满足更复杂的应用需求，未来可以探索将羟基磷灰石生 物材料与其他材料进行复合，制备出具有更优异性能的复合材料。
总之，羟基磷灰石生物材料作为一种重要的生物材料，具有广泛的应用前景 和未来的发展潜力。通过不断的研究和改进，相信其在未来的生物医学领域中将 发挥更加重要的作用。

羟基磷灰石在生物医用材料中的应用状况作者：吴浩来源：《现代经济信息》2016年第13期摘要：羟基磷灰石作为重要生物医用材料的骨组织修复材料成为了国内行业主体的研发热点。

借助专利数据对骨组织修复材料的发展状况进行剖析，有助于对处于该行业发展中的研发、生产主体制定和调整发展策略。

关键词：羟基磷灰石；生物医用材料；专利申请中图分类号：R318 文献识别码：A 文章编号：1001-828X（2016）013-000-01引言作为人和动物骨骼及牙齿的主要无机成分，羟基磷灰石具有良好的生物相容性和无生物毒性，是与骨组织生物相容性最好的生物活性材料，植入骨组织后能在界面上形成很强的化学键合，是目前最为理想的生物硬组织修复和替换的基底材料。

目前人工合成的纳米羟基磷灰石直径在1-100nm之间，钙磷比值约为 1.67，因而与人骨的结构和成分很相似，是一种理想的组织植入材料。

随着市场对于羟基磷灰石的需求量增大，性能的需求也越来越高。

借助专利数据分析，对我国该领域生产和研发主体的情况进行进一步的了解。

一、国内外专利状况分析针对涉及到羟基磷灰石在生物医药领域的在华专利数据进行分析，得到行业总体情况，这里分析数据总量为2015年以前在华专利2582件，其中国内申请1988件，国外申请594件。

从图1中可以看出，随着羟基磷灰石在生物医药领域的应用越来越广，其专利申请的总趋势是逐步增大的。

尤其是在2001年以后，随着医疗市场的普及和推广以及产品市场的进一步开放，我国羟基磷灰石生物医用材料领域专利申请总量开始迅速增长。

国内和国外的科研院校和企业均开始大量申请专利。

值得一提的是，虽然面临同样膨胀的市场和需求，国内市场主体采取的策略不尽相同。

国内专利申请者纷纷投入大量的资金和精力，申请数量从最初的每年几十件激增至最高每年280件。

这也带动了国内申请整体形势的走高。

反观，国外申请人年最高申请量不超过60件，且从2001年以后波动幅度较小。

组织 的主要成分之一 ， 也 是 成 骨 的一 个 接近正 常骨 。Ｗｅ ｎ ｇ等“ ］ 进一步对 Ｈ Ａ ／
ｎ Ｈ Ａ ｐ针状 结构 和组 成 类 似 于 天 重要 因素。 类骨 质的形成是成骨 的第 一 Ｐ Ｅ Ｅ Ｋ进 行体外 生物 相容性 测试 ， 并 将
然 骨骼 ． 具 有 良好 的 生 物 相 容 ， 在 植 人 步 ， 类 骨 质 的 本 质 上 是 由 胶 原 纤 维 混 合 不 同 含 量 的 Ｈ Ａ 复 合 物 与 成 骨 细 胞 一 人 体 后 同 骨 表 面 形 成 很 强 的化 学 键 结 非 胶 原 蛋 白 而 成 ． 随后是 Ｈ Ａ 逐 渐 在 类 起 植 入 兔 子 的 骨 缺 损 模 型 中 ．结 果 表
导性 及 骨传导 性 被认 为现 有 的较理 想 挺等 用 自然骨 的组成和结 构为模 型 ． 混法 以及 溶剂 挥发 法 ｎ Ｈ Ａ ｐ ／ Ｐ Ｌ Ａ微粒 的骨修 复方式 ．但 仍 存在 供骨 来源 受 原位 复合法改善 了 ｎ Ｈ Ａ ｐ粒子 在 Ｃ Ｓ基 复 合 生 物 支 架 并 与 鼠骨 髓 基 质 细胞
材 料还是 一种重要 的骨诱 导 因子 ， 但 原／ Ｐ Ｌ Ａ，在体外 降解实 验 中材料 降解 的力 学性 能 ，而且 能够很 好地 诱导 成
是 在 单 独 使 用 时 不 易 成 型 且 脆 性 较 速度 与 体 内骨 修 复 成 骨速 度 相 一 致 ： 骨， 促进 骨缺损愈合 。
实用 医学杂 志 ２ ０ １ ３年 第 ２ ９卷 第 ２ ０期
３ ４ ２７
纳 米 羟基 磷 灰石 复 合 材料 在 骨 组织 工 程 的应 用
王云 综述 赵 宇 审校
骨修 复与 再生 是骨 科 、 整 形外 科 、 过 多种 方 式 成 型 ，但 强 度 不 理想 ． 将 降解 产物偏 酸 ，易引 起体 内无 菌性炎 口腔科 等常见 的临床 问题 ， 目前修 复 ＨＡ与 Ｃ Ｓ复 合可 以在一 定程度 上改 善 症反应 。ｎ Ｈ Ａ ｐ材料较脆并 且具有一定 骨 缺 损 的 方 法 有 自体 骨 移 植 、异 体 骨 两 者 的 生 物 学 性 能 和 物 理 机 械 性 能 。 的碱 性 ，合成 的 Ｐ Ｌ Ａ ／ ｎ ＨＡ ｐ即可提 高 移植 及 人工合 成 骨修 复等 。虽 然 自体 并 可 提 高 材 料 之 间 的 黏 附作 用 使 材 料 材 料 的 力 学 性 能 ．又 可 中 和 Ｐ Ｌ Ａ 的 酸 骨 移植具 有 良好 的生 物相 容性 、骨 诱 易 于 成 形 ， 而 且 有 利 于 细胞 黏 附 。 徐 性降解 产物 。徐 文峰等 ＿ ｌ ２ ］ 利用 溶液共

纳米碳酸羟基磷灰石及其有机复合生物材料的研究（ａ）ＨＡ６０（ｃ）ＣＨＡ６０（ｅ）ＣＨＡ８５图２．３纳米磷灰石晶体的ＴＥＭ照片（ｂ）ＨＡｌ４０（ｄ）ＣＨＡｌ４０纳米碳酸羟基磷灰石及其有机复合生物材料的研究表３．１为复合材料的燃烧实验结果。

将同一批复合材料分为３份燃烧分析，结果显示ｎ－ＣＨＡ含量非常接近，表明碳酸羟基磷灰石均匀分散于高分子基体中，复合材料具有良好的均一性。

３．２．２．２ＴＥＭ分析强３．１（ａ）显示了复合前ｎ—ＣＨＡ晶体的形态，可见ｎ．ＣＨＡ晶体呈棒状，直径为１５～２５ｎｍ，长度为６０～８０ｎｍ。

图３．１（ｂ）和（ｃ）为两种复合材料的ＴＥＭ照片，可见棒状的ｎ—ＣＨＡ晶体在复合材料中仍然保持纳米级状态分散在高分子基体中，没有发生团聚，与ＨＤＰＥ和ＨＤＰＥ－ｇ－ＭＡＨ紧密结合在一起。

因此可以认为ｎ－ＣＨＡ／ＨＤＰＥ和ｎ－ＣＨＡ／ＨＤＰＥ．ｇ．ＭＡＨ复合材料是纳米均相复合材料【２翔。

（ａ）ｎ－ＣＨＡ晶体（ｂ）ｎ·ＣＨＡ／ＨＤＰＥ复合材料（ｃ）ｎ－ＣＨＡ／ＨＤＰＥ．ｇ－ＭＡＨ复合材料圈３．１ｎ－ＣＨＡ、Ⅱ－ＣＨＡ／ＨＤＰＥ及ｍＣＨＡ／ＨＤＰＥ．ｇ－ＭＡＨ复合材料的ＴＥＭ照片ｎ－ＣＨＡ在复合材料中分散均匀与聚乙二醇（ＰＥＧ）的加入有关。

聚乙二醇３４四川大学硕士学位论文消失，复合材料中最高峰为ｎ．ＣＨＡ的衍射峰３１．８。

（２口）。

以上结果表明复合材料中ＨＤＰＥ．ｇ．ＭＡＩｌ中的ＭＡＩｌ与ｎ—ＣＨＡ发生化学作用，两者相互作用增强，导致商分子链较难排入晶格，因而结晶度明显减小。

ＸＲＤ分析与ｍ分析结果一致。

３．２．４组分相容性分析Ｍｏｌａｕ实验是通过观察共混物在基体树脂的溶剂中溶解后的分相行为来了解共混体系相容性的直观方法。

图３．４为两种复合材料的Ｍｏｌａｕ实验照片。

在两种复合材料的样品中加入二甲苯溶解后观察到，装有ｎ－ＣＨＡ／ＨＤＰＥ复合材料的试管内有明显的分层现象，上层为透明的ＨＤＰＥ二甲苯溶液，下层为不溶于二甲苯的ｎ．ＣＨＡ絮状物，表明ｎ－ＣＨＡ与ＨＤＰＥ两相问的相容性差，界面相互作用很弱。

羟基磷灰石／聚合物可降解生物复合材料的研究进展羟基磷灰石/聚合物可降解生物复合材料的研究进展/罗平辉等?357?羟基磷灰石/聚合物可降解生物复合材料的研究进展罗平辉,赵玉涛,戴起勋,林东洋,施秋萍(江苏大学材料科学与工程学院,镇江212013)摘要HA/聚合物生物降解复合材料在一定程度上模仿了天然骨,可降解聚合物成分逐渐被机体溶解吸收或新陈代谢排出,HA陶瓷成分在体液的作用下,会发生部分降解,游离出钙和磷,并被人体组织吸收,利用,生长出新的组织;同时可降解聚舍物成分对HA的过快降解具有控制作用,使得HA降解与新生骨组织生成速率匹配总结了羟基磷灰石/聚合物可降解生物复合材料的最新研究进展,并分析了目前该材料在研究和临床应用上存在的问题,讨论了其未来的发展方向.关键词羟基磷灰石/聚合物复合材料生物可降解研究进展TheResearchPlofBiodegradableHydroxyapatite/PolymerBio-compositeMaterials LUOPinghui,ZHAOYutao,DAIQixun,LINDongyang,SHIQiuping (SchoolofMaterialsScienceandEngineering,JiangsuUniversity,Zhenjiang212013) AbstractBiodegradablehydroxyapatite/polymerbiomaterialsmimicthenaturalbonetOso meextent,andthe degradablepolymerisdissolvedandabsorbedormetabolizedbydegrees,thehydroxyapatite (HA)ceramicdegradespartlyandextricatesCaandP()i—whichareabsorbedandutilizedbyhumantissuestOgeneratefreshtissues.Fur thermore,degradablepolymercancontributetOtoofastdegradationofHAtOmatchtherateb etweendegradationofHAandformationoffreshbonetissues.Inthisarticle.thelatestadvancementinresearchofbio degradableHA/poly—merbiomaterialsaresummarized.Simultaneously,someproblemsofthebiomaterialsinrese archandclinicareanalyzed andsomepossiblefuturedevelopingtrendsarealsodiscussed. Keywordshydroxyapatite/polymercomposites,biodegradable,researchprogressO前言羟基磷灰石(hydroxyapatite,HA),其化学组成为ca10一(P4)s(0H)z,与天然磷灰石矿物相似,具有良好的生物相容性(biocompatibility)和生物活性(bioactivity),是脊椎动物骨和齿的主要无机成分[1].自2O世纪7O年代中期美国和日本的学者研制成功人造多晶羟基磷灰石以来,这种生物材料已广泛用于外科手术中,作为人工骨骨骼和人工牙齿骨的填充,置换与结合材料[2j.然而,单一HA在生理环境下的脆性及低疲劳强度限制了其在负荷下骨修复或骨替代的应用[3].因此,为了适应临床需要,基于HA的复合材料是近年来生物复合材料研究与开发的热点.当前,基于HA的复合材料可分为3类,即HA/金属复合材料,HA/陶瓷复合材料和HA/聚合物复合材料.其中,HA/金属复合材料是目前临床上研究较多的一种,但该复合材料仍存在金属腐蚀,在骨一移植体界面可能形成密集纤维组织问题_4]以及应力屏蔽问题_5].而HA/陶瓷复合材料也存在许多问题,如生物惰性Al.()3和Zb陶瓷的断裂特性比人体骨要差,陶瓷材料弹性模量较高且具有脆性,它们在力学上并不与骨相容等.因此,开发生物活性HA陶瓷与断裂韧性较好的有机聚合物进行复合是一条行之有效的途径,特别是HA/聚合物生物降解复合材料在一定程度上模仿了天然骨,可降解聚合物成分逐渐被机体溶解吸收或新陈代谢排出,HA陶瓷成分在体液的作用下,会发生部分降解,游离出钙和磷,并被人体组织吸收,利用,生长出新的组织;同时可降解聚合物成分对HA的过快降解具有控制作用,使得HA降解与新生骨组织生成速率匹配.生物可降解性植入材料具有以下优点而受到国内外研究者的重视:(1)无需二次手术取出;(2)机械强度逐渐衰减,不抑制骨骼生长,降低了金属装置由于应力屏蔽效应引发骨质疏松症的危险性;(3)无金属腐蚀引发的组织反应.HA/生物可降解复合材料除了具备上述性能外.HA本身的生物活性有可能得以提高.因此,HA/聚合物可降解复合材料的研究与开发对人工骨修复材料在基础理论和临床上应用均具有十分重要的意义.1国内外研究现状目前国内外研究主要在探索与HA复合较理想的聚合物材料以及复合材料的制备技术上.对于材料方面,研究较多的是胶原(collagen,Co1),聚乳酸(poly(1acticacid),PLA)及聚己内酯(polyeaprolactone,PCL)与HA的复合,如ShinHasegawa*江苏省自然科学基金项目资助(BK2OO3O51);江苏省铝基复合材料工程技术研究中心研发项目(BM2Oo3Ol4)罗平辉:男,1980年生,硕士研究生E-mail:******************赵玉涛:联系人,1964年生,博士,教授,博士生导师Tel:0511—8791919E-mail:**************.cn358材料导报2006年11月第2O卷专辑Ⅶ等[]植入HA/PLLA至兔股骨长期研究表明HA/PI.,LA复合材料表现出优异的生物降解性和骨传导性而且植入后长达7年没有明显的无菌反应.C.V.M.Rodrigues等l_7]制备的Col/HA复合材料用于组织工程中支架材料综合了骨胶原的诱导性和HA的生物活性及骨传导性但用于制备Col/HA复合材料的I型胶原由于其成本及商业来源有限,使得其工艺控制变得困难起来.用明胶(gelatin,GEL)~I驱体替代I型胶原也是目前研究的热点.Hae-W(onKin等_日制备的GEI/HA复合材料具有多孔结构,与传统复合材料相比,其表面附着有较高水平的成骨细胞,对于制备技术方面,原位技术主要是改善仿生工艺模拟天然骨矿化过程.非原位技术主要集中在对HA或聚合物材料进行改性.牛丽婷等_g]用聚乙烯醇改性HA,改性后的HA具有较高的纯度,提高了HA的粒度分布,且降低了HA的晶化温度.ZhongkuiHong等_】阳为了改善HA与PIJ.A间的结合强度以提高复合材料的机械性能,用PILA先对HA纳米颗粒表面进行接枝改性.根据复合材料的基体材料同,HA/生物可降解复合材料可大致分为两类:一类是以可降解材料为基体,HA为增强材料的复合材料;另一类是以多孔HA为基体,可降解材料作为增韧的复合材料.对于第一类复合材料,主要是将HA引入可降解材料中,利用HA的高弹性模量增加复合材料的刚性及赋予材料生物活性.对于第二类复合材料,主要是将可降解聚合物引入到多孔HA中,形成多孔HA为支架可降解材料增韧的仿骨结构.通过选择合适的复合组分或结构,改变组分之间的配比,得到的复合材料降解特性和力学性能均可调,并相互匹配以适应临床上实际应用.几类HA/生物可降解复合材料的性能见表1裹1nn/聚合物生物可降解复合材料的力学特性Table1Mechanicalpropertiesofbiodegradablehydroxyapatite/polymercomposites材料抗压强度,MPa弹性模量,GPaHA/C0l[]168.855.87HA/PLLA[12]14010HA/壳聚糖_13]120——目前实验及临床上HA与可降解材料进行复合主要有以下几类:(1)与生物可降解聚合物的复合,生物可降解材料(bio—degradablematerials)包括人工合成的生物可降解聚合物和天然材料提纯的可降解材料,如聚乳酸(poly(1acticacid),PLA),聚酰胺(polyami&amp;,PA),聚乙烯醇(pd:~i.ylalcohol,PVA),聚己内酯(polycaprolactone,PCL),等,这些可降解材料具有良好的组织相容性,并且不需要二次手术取出内植物,已经成为骨科医生和生物材料研究人员关注的热点;(2)与天然生物材料的复合,天然生物材料主要指从动物结缔组织(如骨,肌腱)或皮肤中提取的,经过特殊化学处理的具有某些活性或特殊性能的物质. 如胶原(collagen,C01),明胶(gelatin,GEL)及骨形成蛋白(Bone morpho)geneticprotein.BMP)等;(3)与其它可降解材料的复合,如聚羟基丁酸酯(Poly-hyI|r0xybutyrate,PHB).近年来,以可降解聚合物为基体所形成的复合材料已成为人工骨材料研究和开发的主流.与不可降解体系相比,可降解聚合物在生物体内的降解使得本体骨组织逐渐长人复合材料, 有助于自体骨和移植骨之间形成紧密结合的界面,这无疑提高了HA的骨传导性.与纯HA粉末或粒子相比,以膏状或水泥状存在的HA/可降解聚合物在手术中易于处理,因而在应用中具有更大的优越性.固态的HA/可降解聚合物则可用作承力环境中的骨替代材料.与国外相比,我国的骨修复替代材料产业正处于起步阶段,应用市场主要在传统骨修复材料,综合性能良好的新型生物材料还不能大规模满足购买能力提高,保健意识增强的患者,只能临床使用,7O～8O医用材料要依靠进口.主要原因在于产品技术还处于初级阶段,且产品单一,总体上技术及资金力量不足,产业化方面研发总体投入较少,同类产品基本上属于仿制,自主知识产权较少.面对日益扩大的市场需求和竞争,我国在硬组织修复材料研发与产业化方面需要加大研发力量,加强学科交叉,发展具有自主知识产权的技术与产品;增加开放度,加强国内外合作;加强产一学一研结合.2制备技术进展在HA/生物可降解复合材料的制备过程中,HA的形成方式有两类:一类是制备复合材料前制备HA粉体,该方法中HA 的制备通常与单一HA粉体的制备方法大致相同;另一类是直接在形成HA过程中制备复合材料,即所谓原位技术,此类方法中复合材料的制备应考虑可降材料所能允许的条件,如温度等,整个工艺过程与前一类方法明显有所不同,其目的是从仿生的角度制备出类骨材料,因此,相对于前一类方法,该类方法制备的复合材料组分间结合强度较好,其综合性能也更接近天然骨.从目前研究来看,HA/生物可降解复合材料的主要制备工艺有:①混合法(混炼+模压),②沉淀法,③仿生法,④沥滤法,⑤热致相分离(TIPS)其中,混合法,沥滤法,热致相分离属前一类,仿生法属后一类.而沉淀法既有原位技术,也有非原位技术.在制备技术方面也有经改进后发展的新技术.在制备具体复合材料中依据所使用的可降解材料的不同特性而采用相应的方法.下面就这些方法进行简要介绍.2.1混合法混合法是制备HA/生物可降解复合材料最简单的工艺,在适当溶剂中混合HA与可降解材料,后洗涤并去除溶剂模压成HA/生物可降解复合材料,一般用于制备块材.李亚军等_l]将纳米HA粉末和聚丙交酯及造孔剂氯化钠混合后加入三氯甲烷和聚乙烯醇溶液,混炼后模压制得的多孔聚乳酸/羟基磷灰石复合材料能够提高高分子的力学性能及骨诱导特性,且对羟基磷灰石的过快降解具有控制作用,保证了骨组织恢复速度与材料降解速度一致.虽然HA/PLA复合材料具有良好的生物相容性和骨结合能力,但这类材料在生理环境下,未等材料完全降解而过早丧失其机械强度,因此有人_1研究HA/PLA复合材料失效的主要原因是HA/PLA界面缺乏有效结合所致.而S.M.Zhang等["]加HA至PLA液相中,挥发掉有机溶剂后热压成HA/P1.A复合材料,其研究表明:用硅烷衍生物对HA表面进行改性后,HA/PLA复合材料的界面强度,膨胀性能及最终的力学性能均有较大改善,最大弯曲强度提高27.8,扫描电镜(图1)实验表明HA颗粒在复合材料中均匀分布,大小在2～15m.且改性的HA/PLA复合材料属韧性断裂.羟基磷灰石/聚合物可降解生物复合材料的研究进展/罗平辉等?359? 围1复合材料的扫描电镜图片Fig.1SEMmicrographofthecomposites全大萍等口将HA与PDLLA混合塑炼后模压成型的HA/PDILA复合材料,其研究也表明HA经偶联剂处理后其表面能也能降低从而提高复合材料界面强度,BiqiongChen等L1.]以不同HA含量与PCI熔混后热压成型出HA/PCL复合材料,研究表明窄分子量范围的PCL及较小颗粒大小的HA复合而成的复合材料具有较好的加工性,力学性能及界面强度.2.2沉淀法沉淀法是目前制备粉体最广泛的方法之一.该方法设备简单,操作方便,还能尽可能不带人杂质离子.ZhongkuiHong等l_19_均匀加入三氯甲烷至纳米HA中,在电磁搅拌和超声处理下形成悬浮液,悬浮液中加入PLLA/三氯甲烷溶液,得到的混合物在过量乙醇中沉淀,干燥得到PLIA/HA复合材料(图2)试验表明:与P1LA材料相比,PLIA/HA纳米复合材料表现出较高的弯曲强度和冲击能,提高HA含量时,复合材料的模量显着提高.圈2PLLA/g-HAP纳米复合材料的制备方法Hg.2MethodforpreparingofthePIA/g-HAPnano-comp~itesWeiJie等口._通过共沉淀法制备的HA/PA66多孔支架材料相分布均匀,晶粒大小10~20nm,且具有很好的生物活性及强的界面反应,力学性能接近天然骨.王迎军等r21]采用沉淀法原位复合技术制备的PV A/HA复合材料HA陶瓷颗粒粒度细,分散性好,复合水凝胶的结晶度和拉伸强度均比PV A试样或物理共混复合水凝胶的有所提高.孙恩杰等[2幻按一定CatP 配制Ca(H2PO4)2?HzO溶液,将GEL溶于蒸馏水得到GEL溶液,一定温度下将Ca(0H)和ca(H2P04)2?H20逐滴滴入明胶溶液中并搅拌至溶胶稳定该均相沉淀法制备的HGEL复合材料呈自组装结构,HA—GEL间产生键连作用,且颗粒分布均匀.2.3仿生法由于天然骨是纳米级HA的晶体互相平行堆积,沉积于骨胶原中而形成的.胶原是多种组织的主要成分和细胞外基质, 约占动物总蛋白的i/3.胶原蛋白在体内以胶原纤维的形式存在,其基本组成单位是原胶原分子,原胶原分子经多级聚合形成胶原纤维,其纤维状结构利于组织培养中的细胞粘附生长繁殖. 故从仿生的角度出发,将纳米级HA与胶原复合制得的HA/胶原复合材料是当今的一个研究热点.N.Roveri等啼0]以Ca(OH)2及含有Col的H3P0{通过原位的方法制备出的纳米HA/Col复合材料中HA与Col界面有很强的化学反应,与天然骨组织非常相似.MasanoriKikuchi等[2]也用同样的原料以仿生工艺(图3)通过自组装机制制备的HA/Col复合材料的相容性较HA陶瓷好,复合材料的骨组织反应表明了破骨细胞再吸收后有新骨形成,与自体骨移植很相似.T田3HAp/Col复合材料合成装置示意圈脚3SchematicdrawingoftheapparatusfortheHAp/Col王振林等_2通过体外模拟天然骨生物矿化和材料自组装机制,制备出HA/col仿生复合材料,其中,纳米羟基磷灰石均匀分布在胶原基质上并择优取向排列,复合材料的成分,微观结构与天然骨类似.MyungChulChang等]通过仿生工艺制备出HA/GEL复合材料,实验表明纳米HA沿着明胶原纤维进行自组装,且HA与GEL间形成了化学键.由于仿生工艺是通过原位复合技术制备出复合材料,因此,HA/可降解复合材料中组分间具有较好的结合强度,与其他方法相比,制备出的复合材料的综合性能更接近天然骨.2.4沥滤法溶剂浇铸/粒子沥滤技术(solventcasting/particulateleac—hing)用于制备高孔隙率,高比表面积的组织工程多孔支架材料,该技术采用氯化钠等不溶于有机溶剂的颗粒作为致孔剂,可用于制备PLLA,PLGA等可溶于有机溶剂的高分子聚合物多孔支架材料.张利等[]通过粒子沥滤法制备的纳米HA/CS多孔材料,当复合材料/致孔剂质量比为1:1时,抗压强度可达17MPa,满足组织工程支架材料的要求,且复合材料呈高度多孔结构,孔壁上富含微孔,能够很好地吸附人体骨形成蛋白等骨生长因子, 使其具有良好的骨再生能力.J.AJansen等口]采用PEG/PBT为嵌段共聚物,制备出polyaetive/HA复合材料,实验表明该复合材料与周围组织有很好的生物相容性.且轻微细胞反应会伴一～一匿360材料导报2006年11月第2O卷专辑Ⅶ随着polyactive生物膜的降解,降解过程主要受PEG/PBT比的影响.2.5热致相分离组织工程材料的特点是具有三维立体结构,制备组织工程材料的关键是组织生长的模板或支架材料的获取.热致相分离(thermallyinducedphaseseparation,TIPS)是通过将高温的聚合物溶液冷冻,由温度改变来驱动以实现相分离的.其典型工艺过程如图4[.所示,它适用于制备热塑性,结晶性高聚物孔径可控多孔材料.….M咖c幽..硒甜图4热致相分离技术流程图Fig.4TheflowclIartofTIPSteelmology程俊秋等口.j通过热致相分离原理采用纳米羟基磷灰石同PLA复合制得多孔纳米羟基磷灰石/聚乳酸复合材料,研究表明纳米HA有利于降低HA粒子的表面能从而提高HA_PLA 两相界面粘结强度,且无明显空隙存在.2.6其它方法随着复合材料制备技术的发展及对材料性能要求的提高,多种制备技术联合使用可弥补单一制备技术的不足.Qiaoling Hu等[3采用原位混杂技术(insituhybridization)制备的Cs/HA纳米复合材料具有层状结构,CS/HA(质量比1oo/5)时弯曲强度高达86MPa,比松质骨高3～4倍.相当于致密骨的1/2. Boix等r3幻研究了HA对BMP吸附的影响因素,外加钙离子提高吸附.而磷酸根却抑制其吸附,pH虽然也有影响,但相对钙离子,磷酸根显得不是很重要,该研究对制备出在移植处释放合适蛋白量的BMP-HA复合材料具有重要意义.然而,其它的影响因素也有待研究,如生理情况.江涛等【3.]采用混合及控制析出法制备了PHB/HA复合材料,其研究表明,用硅烷对HA 进行表面改性后.PHB/HA复合材料的力学性能明显提高.3存在问题及发展趋势HA植入人体后在短期内能与骨骼形成骨性结合并具有诱导成骨作用.它及其生物复合材料作为骨组织修复,替代等骨科临床治疗方面的应用已经取得了可喜的进步.尽管针对临床上实际出现的各种问题,对HA复合材料的研究与开发陆续开展起来.其中,HA/生物可降解复合材料的研究也从各个方面进行了探索,改进,如复合材料中HA采用纳米级以进一步仿生天然骨;HA或聚合物加以改性以提高复合材料的性能;采用仿生工艺制备HA复合材料以期望获得结构类似天然骨的复合材料;采用多元复合弥补二元复合材料的不足之处等等,所制备出复合材料有一定骨修复,替代功能,但其综合性能与天然骨还有一定的距离.究其原因,主要是在材料制备中对骨愈合的复杂过程还未重视起来,没有把骨生长,代谢的生物学机理完全应用到材料制备上.人体是一个最完美的功能自适应系统,从生命意义上讲,骨并不是简单的复合材料,它是一种高度复杂的系统,一种多功能的组织,具有大量的互相联系的生物物理,生物化学的生命过程.Knese(1958)详细地画出了骨的各级结构,将其分为5个层次:纤维与相邻的无机材料,骨板,骨板系统,骨板系统的组合, 最后是密质骨与松质骨的分布[3.而骨组织(包括其它组织)缺陷的修复过程也是非常复杂的,本质上是细胞的生物学过程和应力作用下的生长过程.从骨的细胞学水平看,骨从产生乃至在整个生命期中总是在应力/应变场中建造(modeling)和重建(remodeling)E35_.在骨重建过程中,由破骨细胞引起的"骨吸收"和成骨细胞引起的"骨形成"偶联成不断更新的动态过程,从而完成骨的生长代谢.因此,破骨与成骨过程的平衡是维持正常骨量的关键,而成骨细胞是骨形成的主要功能细胞,负责骨基质的合成,分泌和矿化.虽然人工骨科材料在仿生学方面取得了一定的进展,但对细胞在骨重建过程中的作用还未用到仿生制备中,使得目前仿生制备的骨科材料的性能受到限制,而HA/可降解复合材料的组分与天然骨类似(无机/有机),在发展人工骨科材料方面具有一定的优势,骨组织修复,替换的研究有从宏观向细胞和分子水平发展的趋势.同时骨生长,代谢还受生物力学因素的影响和制约,其重建过程中应力场与微观结构之间存在依赖关系,可以预想.在人工骨科材料制备方面,借助应力场(特别是变应力场),模拟骨重建过程中的复杂环境可能是制备更理想的骨修复,替代材料的途径之一.参考文献1俞耀庭,张兴栋.生物医用材料I-M3.天津:天津大学出版社,2000.132李世普.生物医用材料导论EM3.武汉:武汉工业大学出版社,2000.843ToshiakiKitsugi,TakaoY amamuro,TakashiNakamura,eta1.Fourcalciumphosphateceramicsasbonesubstitutesfornon-weight-bearing[J].Biomaterials,1993,14:2164DucheyneP,QiuQBioactiveceramics:theeffectofsurface reactivityonboneformationandbonecellfunctionEJ3.Bio—materials,1999,20:22875MakarandGJoshi,SureshGAdvani,FreemanMiller,eta1.Analysisofafemoralhipprosthesisdesignedtoreduce stressshielding[刀.JBiomechanics,2000.33:16556ShinHasegawa.ShinsukeIshii,JiroTamura,eta1.A5-7 yearinvivostudyofhigh-strengthhydroxyapatite/poly(L- lactide)compositerodsfortheinternalfixationofbonefrac—tures[J].Biomaterials,(accepted1September2005)7RodriguesCVM.SerricellaP,LinharesABR,eta1. Characterizationofabovinecollagen-hydroxyapatitecorn-,positescaffoldforbonetissueengineering口].Biomaterials, 2003,24:49878Hae-WanKin,Hyoun-EeKim,V ehidSalih.Stimulationof osteoblastresponsestObiomimeticnanocompositesofgelati—n-hydroxyapatitefortissueengineeringscaffolds[刀.Bio—materials,2005,26:52219牛丽婷,刘敬肖,周靖,等.聚乙烯醇该性羟基磷灰石超细粉的制备及表征口].大连轻工业学院,2004,23(4){23910HongZhongkui,ZhangPeibiao,HeChaoliang,eta1.Nano-compositeofpoly(L-lactide)andsurfacegrafted hydroxyapatite:Mechanicalpropertiesandbiocompatibility[J].Biomaterials,2005,26:6296羟基磷灰石/聚合物可降解生物复合材料的研究进展/3平辉等?361? 11林晓艳,温贤涛,李虎,等.共滴定法制备纳米羟基磷灰石/胶原复合材料及其性能EJJ.四川大学,2004,36(4):6712NenadIgnjatovic,DraganUskokovic.Synthesisandappli—cationofhydroxyapatite/polylactidecompositebiomaterialEJ].ApplSurfSci,2004,238:31413张利,李玉宝,魏杰,等.纳米羟基磷灰石/壳聚糖复合骨修复材料的共沉淀法制备及其性能表征[J].功能材料,2005,36(3):44114李亚军,阮建明.聚乳酸/羟基磷灰石复合型多孔状可降解生物材料[J].中南工业大学,2002,33(3);26115V erheyenCCPMRestorablematerialswithbonebondingability,evaluationofhydroxyapatite/poly(L-lactide)com—posites[D].Leiden;UniversityofLeiden,199316ZhangSM,LiuJ,ZhouW,eta1.Interfacialfabrication andpropertyofhydroxyapatite/polylactideresorbablebone fixationcompositesEJ].CurrentApplPhys,2005,5:51617全大萍,李世普,袁润章,等.聚DL-丙交酯/羟基磷灰石(PDLLA/HA)复合材料——Ⅱ:硅烷偶联剂处理羟基磷灰石表面的作用研究[J].复合材料,2000,17(4):11418ChenBiqiong,SunKang.Poly(~一caprolactone)/Hydmxy—apatitecomposites:effectsofparticlesize,molecularweight distributionandirradiationoninterfacialinteractionand properties[J].PolymerTesting,2005,24:6419HongZhongkui,ZhangPeibiao,HeChaoliang.eta1.Nano-compositeofpoly(L-laetide)andsurfacegrafted hydroxyapatite:Mechanicalpropertiesandbiocompatibility EJ].Biomaterials,2005,26:62962OWeiJie,IiYubao.Tissueengineeringscaffoldmaterialofnano-apatitecrystalsandpolyamidecomposite[刀.Eur PolymJ,2004,40:50921王迎军,刘青,郑裕东,等.沉淀法原位复合聚乙烯醇(PV A)/羟基磷灰石(HA)水凝胶的结构与性能研究[J].中国生物医学工程,2005,24(2):15022孙恩杰,杨冬,颜文龙.羟基磷灰石一明胶复合物的制备及表征[J].化学与生物工程,2005,6:4923RoveriN.FaliniG,SidotiMC,eta1.Biologicallyinspired growthofhydroxyapatitenanocrystalsinsideself-assembled ,),(上接第356页)23EddaoudiM.eta1.Systematicdesignofporesizeandfunc—tionalityinisoreticularMOFsandtheirapplicationinmeth—anestorage.JScience.2002.295(5554):46924ChenZhenfeng,ZhangJing.XiongRengen,eta1.Anoveltwo-dimensionalchiralcoordinationpolymer:bis((一)一lac—tate)zinc(1I).JInorganicChemCommu,2000,3:49325JiangChao,WangZY_Synthesis.structureandintercon—versionoftwoCo(II)coordinationpolymersshowingtopoi—ogicalisomerismfrom1Dchainto3Dchiralnetwork.JPol—yhedron,2003,22:295326EzuharaT,EndoK,AoyamaY_Synthesis,spectroscopy, andstructureofafamilyofiridabenzenesgeneratedbythe reactionofvaska-typecomplexeswithanucleophilic3-vinyl- collagenfibers[J].MaterSciEng,2003,23:44124MasanoriKikuchi,ToshiyukiIkoma,SoichiroItoh,eta1. Biomimeticsynthesisofbonelikenanoeompositesusingtheself-organizationmechanismofhydroxyapatiteandcollagen [J].CompSciTechn,2004,64:81925王振林,闫玉华,万涛.羟基磷灰石/胶原类骨仿生复合材料的制备及表征[J].复合材料,2005,22(2):8326MyungChulChang,Ching-ChangKo,WilliamH.Doug—las.Preparationofhydroxyapatite~gelatinnanocompositeI-J].Biomaterials,2003,24:285327张利,李玉宝,杨爱萍,等.骨组织工程用纳米羟基磷灰石/ 壳聚糖多孔支架材料的制备及性能表征[J].功能材料, 2005,36(2):31428JansenJA,DeRuijterJE,JanssenPTM,eta1.Histo- logicalevaluationofabiodegradablepolyactive| hydroxyapatitemembrane[J].Biomaterials,1995,16:81929赵忠华,薛平,何亚东,等.用TIPS法成型超高分子量聚乙烯微孔材料的机理分析[J].高分子材料科学与工程, 2003,19(1):243O程俊秋,段可,翁杰,等.多孔纳米羟基磷灰石一聚乳酸复合材料的制备及其界面研究[J].化学研究与应用,2001,13 (5):51731HuQiaoling,LiBaoqiang,WangMang,eta1.Preparation andcharacterizati0nofbiodegradablechitosan/hydroxyapa—titenanocompositerodsviainsituhybridization.apotential materialasinternalfixationofbonefracturerJ].Biomateri—als,2004,25;77932BoixT,Gome~MoralesJ,Torrent-BurguesJ,eta1.Ad—sorptionofrecombinanthumanbonemorphogeneticprotein rhBMP-2montohydroxyapatite口].JInorganicBiochem, 2005,99:104333江涛,胡平.聚羟基丁酸酯/羟基磷灰石复合材料的制备与性能EJ].高分子材料科学与工程,2002,18(4):4534董福慧.骨生物力学回顾[J].中国骨伤,2000,13(6);323 35王远亮,蔡绍皙.生物力学与骨组织工程[J].力学进展, 1999,29(2):232s;,s,anometallicsJChemSoc,1999,121: 327927JouaitiA.HosseiniMW,KyritsakasN,eta1.Non-cen- trosymmetriepackingof卜Dcoordinationnetworksbasedon chirality.JChemCommun,2002,23:189828CuiY,EvansOR.NgoLH,eta1.Interlockedchiral nanotubesassembledfromquintuplehelices.JChemInt, 2002,41:l15929InfordJD,VittalJJ.WuD.eta1.Topoehemicalconver—sionofhydrogenbondingtocovalentthreedimensionalnet—work.ChemInt,l998,37:儿l430RanfordJD.VittalJJ,WuD,eta1.Therrnalconversion ofahelicalcolltoa3-Dchiralframework.ChemInt.1999,38:3498。

第９期 收稿日期：２０２０－０３－０９基金项目：省部共建分离膜与膜过程国家重点实验室资助项目（１５ＰＴＳＹＪＣ００２５０）作者简介：方紫焱（１９９４—），女，河北衡水人，硕士研究生，主要从事复合材料的制备与研究。

羟基磷灰石复合材料的应用进展方紫焱１，２（１．天津工业大学省部共建分离膜与膜过程国家重点实验室，天津　３００３８７；２．天津工业大学材料科学与工程学院，天津　３００３８７）摘要：羟基磷灰石具有良好的生物相容性、生物活性、吸附性能、力学性能等优越性能，在生物医学、吸附分离以及力学等方面具有广阔的应用前景。

但羟基磷灰石在使用过程中存在脆性大、易团聚、不易回收等弊端。

因此，为了最大程度的发挥其优势，往往使羟基磷灰石与其它合适的材料进行复合，弥补在应用过程中的不足。

本文分别从生物医学、力学、吸附以及新材料研究等领域出发，综述了羟基磷灰石复合材料的应用进展。

关键词：羟基磷灰石；复合材料；应用中图分类号：ＴＢ３３２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００８－０２１Ｘ（２０２０）０９－００８１－０２ＴｈｅＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＰｒｏｇｒｅｓｓｏｆＨｙｄｒｏｘｙａｐａｔｉｔｅＣｏｍｐｏｓｉｔｅＭａｔｅｒｉａｌｓＦａｎｇＺｉｙａｎ１，２（１．ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＳｅｐａｒａｔｉｏｎＭｅｍｂｒａｎｅｓａｎｄＭｅｍｂｒａｎｅｓＰｒｏｃｅｓｓｅｓ，ＳｃｈｏｏｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＴｉａｎｇｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｔｉａｎｊｉｎ　３００３８７，Ｃｈｉｎａ；２．ＳｃｈｏｏｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＴｉａｎｇｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｔｉａｎｊｉｎ　３００３８７，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｈｙｄｒｏｘｙａｐａｔｉｔｅｈａｓｅｘｃｅｌｌｅｎｔｂｉｏｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙ，ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌａｃｔｉｖｉｔｙ，ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅａｎｄｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ．Ｉｔｈａｓｂｒｏａｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｐｒｏｓｐｅｃｔｓｉｎｂｉｏｍｅｄｉｃｉｎｅ，ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｓｅｐａｒａｔｉｏｎａｎｄｍｅｃｈａｎｉｃｓ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｈｙｄｒｏｘｙａｐａｔｉｔｅｈａｓｔｈｅｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓｏｆｂｅｉｎｇｂｒｉｔｔｌｅ，ｅａｓｙｔｏａｇｇｌｏｍｅｒａｔｅａｎｄｄｉｆｆｉｃｕｌｔｔｏｒｅｃｙｃｌｅｄｕｒｉｎｇｕｓｅ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｇｉｖｅｆｕｌｌｐｌａｙｔｏｉｔｓａｄｖａｎｔａｇｅｓ，ｈｙｄｒｏｘｙａｐａｔｉｔｅｉｓｏｆｔｅｎｃｏｍｐｏｕｎｄｅｄｗｉｔｈｓｕｉｔａｂｌｅｏｔｈｅｒｍａｔｅｒｉａｌｓｔｏｍａｋｅｕｐｆｏｒｔｈｅｄｅｆｉｃｉｅｎｃｉｅｓｉｎｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓ．Ｔｈｉｓａｒｔｉｃｌｅｒｅｖｉｅｗｓｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｐｒｏｇｒｅｓｓｏｆｈｙｄｒｏｘｙａｐａｔｉｔｅｃｏｍｐｏｓｉｔｅｍａｔｅｒｉａｌｓｓｔａｒｔｉｎｇｆｒｏｍｔｈｅｆｉｅｌｄｓｏｆｂｉｏｍｅｄｉｃｉｎｅ，ｍｅｃｈａｎｉｃｓ，ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ，ａｎｄｎｅｗｍａｔｅｒｉａｌｒｅｓｅａｒｃｈ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｈｙｄｒｏｘｙａｐａｔｉｔｅ；ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｍａｔｅｒｉａｌ；ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ 羟基磷灰石（Ｈｙｄｒｏｘｙａｐａｔｉｔｅ，简称ＨＡ）是自然界中生物骨组织的构成要素，随着科技和医学的不断前行，人工合成的羟基磷灰石（ＨＡ）也变得越来越多，它可以凭借自身的生物相容性、生物活性、骨传导性在骨治疗上发挥重要的作用。

纳米羟基磷灰石在骨科中的临床应用及作用机制杨再清;雷云坤;孟增东【摘要】10.3969/j.issn.2095-4344.2012.51.024% 背景：纳米羟基磷灰石是一种具有代表性的生物活性材料，是现在组织工程领域研究的一个热点。

目的：综述纳米羟基磷灰石在骨科领域的临床应用进展，并探讨其作用机制。

方法：查阅2001年1月至2011年12月 CNKI 数据库和PubMed数据库有关纳米羟基磷灰石对成骨细胞、破骨细胞的影响及再血管化的研究，并总结其在骨科的临床应用进展。

结果与结论：纳米羟基磷灰石能够提高成骨细胞的增殖活性及功能代谢，诱发新骨形成；而破骨细胞能够吸收、降解羟基磷灰石，同时，纳米羟基磷灰石调节破骨细胞的代谢过程，共同参与了骨代谢。

另外，纳米羟基磷灰石植入体内后能够再血管化，进而有利于骨修复和重建。

基于纳米羟基磷灰石及其复合材料的优越性，是一种较为理想的骨缺损修复材料，已初步应用于临床，并取得了令人鼓舞的效果，但仍有许多问题有待于进一步研究解决。

【期刊名称】《中国组织工程研究》【年(卷),期】2012(000)051【总页数】6页(P9629-9634)【关键词】纳米羟基磷灰石;骨科植入物;骨缺损;再血管化;组织工程骨材料【作者】杨再清;雷云坤;孟增东【作者单位】昆明医学院附属昆华医院骨科,云南省昆明市650032; 云南省第一人民医院骨科,云南省昆明市650032;昆明医学院附属昆华医院骨科,云南省昆明市650032; 云南省第一人民医院骨科,云南省昆明市650032;昆明医学院附属昆华医院骨科,云南省昆明市650032; 云南省第一人民医院骨科,云南省昆明市650032【正文语种】中文【中图分类】R3180 引言如何解决骨缺损的修复问题一直是骨外科、整形外科医师研究的重大难题之一[1]。

骨科医师在治疗骨缺损时常常采用自体骨、异体骨、组织工程化骨来填充骨缺损，运用基因治疗法和物理疗法促进骨愈合。

重庆大学硕士学位论文缺钙纳米羟基磷灰石/胶原复合支架材料的制备姓名：帅丽申请学位级别：硕士专业：药物化学指导教师：季金苟2010-04摘要骨组织修复材料长期以来都是生物医学材料领域的热门课题。

近二十年来，由于组织工程支架材料的很多优点使得其已逐渐成为骨修复材料研究发展的方向。

支架材料的发展经历了由单一的生物高分子材料、无机生物陶瓷材料等向复合多孔支架材料发展的道路。

羟基磷灰石（HA）与有机聚合物复合的材料是当前硬组织修复材料研究中的热点之一。

HA是人骨无机结构的主要成分，具有较好的生物相容性和生物活性，能与骨组织中的其他成分形成牢固的键合，因此HA一直是骨修复和替代材料研究的主要课题。

但由于其脆性大，韧性差，在生理条件下缺乏抗疲劳性，因此限制了它的临床应用范围。

如果将HA与一些弹性和韧性较好，且成分与人骨接近的生物大分子复合，就可以将二者的优势充分结合起来，有望得到强度高、柔韧好、可塑性强、力学性能好且具有良好生物相容性和生物活性的新一代骨修复材料。

基于以上原因，本课题所采用的生物大分子为胶原，将胶原蛋白与HA进行复合，从而最大限度地发挥其各自的特点，扩大其临床应用范围。

本文以草鱼鱼鳞为原料，采用胃蛋白酶从鱼鳞中提取胶原蛋白，通过单因素实验考察不同前处理、提取介质以及不同的提取方式对胶原蛋白提取效率的影响，研究结果表明：鱼鳞胶原蛋白的最佳提取工艺为采用微波辅助去杂，以0.1mol/LHCl浸泡除钙，再以1%的柠檬酸（含1%胃蛋白酶）作为提取介质，并用超声辅助提取的方法得到的I型胶原蛋白。

把纯化后的鱼鳞胶原蛋白用以红外光谱分析，确定所提取鱼鳞胶原蛋白的特征基团。

本文以Ca(NO3)2·4H2O、(NH4)2HPO4和NH4HCO3为原料，采用化学沉淀法辅以微波辐射制备了含碳酸根的纳米缺羟基磷灰石（d-CHA）、磷酸三钙（TCP）、不含碳酸根的纳米缺钙羟基磷灰石（d-HA）、以及HA，通过共混法和共沉淀的方法制得不同类型的磷酸钙/胶原复合支架，并将其通过在模拟体液中的浸泡来考察其生物活性。