水热重结晶法制备羟基磷灰石纳米棒

水热法合成羟基磷灰石的结构和形貌刘晶冰　叶晓月　汪　浩3　朱满康　王　波　严　辉(北京工业大学新型功能材料教育部重点实验室　北京100022)关键词　羟基磷灰石,水热法,形貌,结构中图分类号:O613;TQ174.75 文献标识码:A 文章编号:100020518(2003)03202992032002209218收稿,2002212217修回北京市科技新星计划资助项目通讯联系人:汪浩,男,1969年生,副教授;E 2mail :haowang @ ;研究方向:功能材料羟基磷灰石是一种微溶于水的弱碱性磷酸钙盐(Ca 10(PO 4)6(OH )2,HA )[1],多用于人体硬组织(骨、牙)的修复替换[2]。

与人类骨骼相比,致密羟基磷灰石仍然表现出较低的力学性能[3]。

由于针棒状的晶体具有较低的位错密度,较高的抗拉性能[4]。

近年来,针状或棒状羟基磷灰石的合成已引起广泛关注。

合成HA 的方法有固态反应法[5]、液相沉淀法[6]、溶胶2凝胶法[7,8]及溅射法[9]等,但只有少数几种方法能够对产物的形貌进行控制。

虽然采用水热法在200℃和2MPa 下合成了羟基磷灰石晶须[10],但实验步骤较为复杂,并且合成温度相对较高[11,12]。

本文以Ca (OH )2和CaHPO 4・2H 2O 作为反应物,在较低温度下合成了结晶度较高的棒状羟基磷灰石粉末。

此合成方法步骤相对比较简单,不需要添加K 3PO 4或ED TA 。

同时研究了p H 值及温度对产物结构及形貌的影响。

相应的化学反应式如下:4Ca (OH )2+6CaHPO 4・2H 2O Ca 10(PO 4)6(OH )2+18H 2OCaHPO 4・2H 2O 、Ca (OH )2、冰醋酸和KOH 均为市售分析纯;实验用水采用去离子水。

将CaHPO 4・2H 2O (015162g )和Ca (OH )2(011482g )作为反应物溶于40mL 去离子水中,分别用冰醋酸溶液或KOH 溶液调p H 值为6、9和14。

羟基磷灰石的制备及应用研究羟基磷灰石是目前应用最广泛的生物材料之一。

因其良好的生物相容性和生物活性，在骨科和牙科领域得到了广泛的应用。

本文将就羟基磷灰石的制备及应用进行研究和探讨。

1.羟基磷灰石的制备羟基磷灰石的制备主要有湿法合成和干法合成两种方法。

其中湿法合成又包括共沉淀法、溶胶-凝胶法、水热法等几种方法。

而干法合成主要有高能球磨法等方法。

1.1 湿法合成共沉淀法：羟基磷灰石的共沉淀法制备过程中利用钙、磷两个离子在一定条件下共沉淀作用，形成了羟基磷灰石。

共沉淀法具有制备工艺简单，反应速度快等优点。

但是其产品具有较大的晶体粒径和不稳定等缺陷。

溶胶-凝胶法：在溶胶-凝胶法制备羟基磷灰石过程中，通过到达成熟态的化学缓慢水解发生反应，羟基磷灰石在凝胶中形成。

该方法得到的羟基磷灰石晶体粒度分布小，晶体形态好，内部结构均匀致密等优点。

但是该方法的制备过程复杂，且需要较长时间，成本较高。

水热法：在水热法制备羟基磷灰石过程中，通过水热反应来形成羟基磷灰石。

该方法具有制备工艺简单等优点。

但是制备效率较低且羟基磷灰石的结晶度较低，易形成杂多晶和非晶态。

1.2 干法合成高能球磨法：在高能球磨法制备羟基磷灰石过程中，通过高能钨钢球的强制研磨来形成羟基磷灰石。

该方法具有制备简单，易于大规模生产等优点。

但是制备过程中需要严格控制球的大小，否则会影响羟基磷灰石的晶体粒度和分布。

2.羟基磷灰石的应用2.1 骨科领域羟基磷灰石可作为一种生物陶瓷，应用于骨科领域。

其良好的生物相容性和生物活性使得其能够与人体骨组织相容性良好。

在人工骨替代和组织修复中，羟基磷灰石能够促进骨细胞的生长和分化，提高骨修复的质量。

2.2 牙科领域在牙科领域，磷酸羟基磷灰石可以用于制备牙科修补材料，其生物相容性好，与人体牙齿组织具有相似的化学成分和物理性质。

磷酸羟基磷灰石的应用还可以提高口腔修复质量。

3.羟基磷灰石的未来展望随着骨科和牙科行业的飞快发展，羟基磷灰石的应用范围也在不断扩大。

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 hydroxyapatiteAbstract：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目录摘要 (I)Abstract (II)1 绪论 (1)1.1 羟基磷灰石的结构与性质 (1)1.1.1 羟基磷灰石的结构 (1)1.1.2 羟基磷灰石的物理与化学性质 (3)1.1.3 羟基磷灰石的其他性质 (3)1.2 羟基磷灰石粉体的制备方法 (4)1.2.1 沉淀法 (4)1.2.2 溶胶-凝胶法 (4)1.2.3 水热法 (4)1.2.4 超声波合成法 (5)1.2.5 固态合成法 (5)1.2.6 自蔓延高温合成法 (6)1.3 水热法制备HA粉体的研究现状 (6)1.3.1 水热法的应用 (6)1.3.2 水热法制备HA的发展 (7)1.4 提出本课题的目的以及研究内容 (9)2 实验方法 (9)2.1 实验过程 (9)2.1.1 实验原料 (9)2.1.2 实验仪器 (10)2.1.3 HA粉体制备工艺流程 (10)2.1.4 蛋白质的吸附实验过程 (12)2.2 性能表征 (12)2.2.1 TEM分析 (12)2.2.2 XRD分析 (13)2.2.3 紫外分光光度计分析蛋白质的吸附 (13)3 水热法制备纳米HA工艺过程研究 (15)3.1 工艺参数对粉体性能的影响 (15)3.1.1 沉淀性能 (15)3.1.2 TEM分析 (19)3.1.3 XRD分析 (25)3.2 HA的水热制备机理 (26)3.2.1 水热法前驱物的溶解机制 (26)3.2.2 水热法晶核形成机理 (26)3.2.3 水热法制备HA的机理 (27)4 蛋白质的吸附研究 (29)4.1 水热温度对HA吸附蛋白质的影响 (29)4.2 高温热处理对HA吸附蛋白质的影响 (31)5 结论 (35)参考文献 (36)致谢 (38)1 绪论自19世纪九十年代以来, 生物材料学领域得到了飞速的发展, 无机生物医用材料的科学研究以及其应用十分的活跃, 其中十分受关注的是羟基磷灰石(hydroxyapatite , 简称HA 或HAP)活性陶瓷材料的科学研究和临床应用。

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 hydroxyapatiteAbstract：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目录摘要 (I)Abstract (II)1 绪论 (1)1.1 羟基磷灰石的结构与性质 (1)1.1.1 羟基磷灰石的结构 (1)1.1.2 羟基磷灰石的物理与化学性质 (3)1.1.3 羟基磷灰石的其他性质 (3)1.2 羟基磷灰石粉体的制备方法 (4)1.2.1 沉淀法 (4)1.2.2 溶胶-凝胶法 (4)1.2.3 水热法 (4)1.2.4 超声波合成法 (5)1.2.5 固态合成法 (5)1.2.6 自蔓延高温合成法 (6)1.3 水热法制备HA粉体的研究现状 (6)1.3.1 水热法的应用 (6)1.3.2 水热法制备HA的发展 (7)1.4 提出本课题的目的以及研究内容 (9)2 实验方法 (9)2.1 实验过程 (9)2.1.1 实验原料 (9)2.1.2 实验仪器 (10)2.1.3 HA粉体制备工艺流程 (10)2.1.4 蛋白质的吸附实验过程 (12)2.2 性能表征 (12)2.2.1 TEM分析 (12)2.2.2 XRD分析 (13)2.2.3 紫外分光光度计分析蛋白质的吸附 (13)3 水热法制备纳米HA工艺过程研究 (15)3.1 工艺参数对粉体性能的影响 (15)3.1.1 沉淀性能 (15)3.1.2 TEM分析 (19)3.1.3 XRD分析 (25)3.2 HA的水热制备机理 (26)3.2.1 水热法前驱物的溶解机制 (26)3.2.2 水热法晶核形成机理 (26)3.2.3 水热法制备HA的机理 (27)4 蛋白质的吸附研究 (29)4.1 水热温度对HA吸附蛋白质的影响 (29)4.2 高温热处理对HA吸附蛋白质的影响 (31)5 结论 (35)参考文献 (36)致谢 (38)1 绪论自19世纪九十年代以来, 生物材料学领域得到了飞速的发展, 无机生物医用材料的科学研究以及其应用十分的活跃, 其中十分受关注的是羟基磷灰石(hydroxyapatite , 简称HA 或HAP)活性陶瓷材料的科学研究和临床应用。

功能性纳米羟基磷灰石的制备、表征及性能研究一、本文概述纳米羟基磷灰石（Nano-Hydroxyapatite, n-HA）作为一种具有独特生物活性的无机材料，近年来在生物医学领域引起了广泛关注。

由于其与天然骨组织的无机成分相似，n-HA在骨缺损修复、牙科植入物和药物载体等方面具有潜在的应用价值。

本文旨在探讨功能性纳米羟基磷灰石的制备方法、表征手段以及性能研究，以期为其在生物医学领域的应用提供理论支持和实验依据。

在制备方法方面，本文将介绍几种常用的合成n-HA的方法，包括化学沉淀法、水热法、溶胶-凝胶法等，并分析各种方法的优缺点，为后续的实验研究提供参考。

在表征手段方面，本文将采用射线衍射（RD）、透射电子显微镜（TEM）、扫描电子显微镜（SEM）等手段对制备的n-HA进行形貌、结构和成分的分析，以确保其质量和纯度。

在性能研究方面，本文将重点研究n-HA的生物相容性、骨传导性、药物载体性能等，并通过体外和体内实验验证其在实际应用中的效果。

本文还将探讨如何通过调控n-HA的组成、结构和形貌等因素，进一步优化其性能，以满足不同生物医学领域的需求。

本文将围绕功能性纳米羟基磷灰石的制备、表征及性能研究展开系统的探讨，旨在为n-HA在生物医学领域的应用提供全面的理论支撑和实践指导。

二、文献综述纳米羟基磷灰石（nano-Hydroxyapatite，n-HA）是一种重要的生物活性材料，因其与天然骨组织中的无机成分相似，具有良好的生物相容性和骨传导性，在生物医学领域受到广泛关注。

近年来，随着纳米技术的快速发展，功能性纳米羟基磷灰石的制备、表征及性能研究已成为研究热点。

在制备方面，研究者们通过控制反应条件、引入添加剂或采用特殊设备等方法，成功制备出具有不同形貌、尺寸和性能的功能性纳米羟基磷灰石。

例如，采用水热法、溶胶-凝胶法、微乳液法等，可以制备出具有特定形貌（如纳米棒、纳米线、纳米球等）和尺寸的纳米羟基磷灰石。

纳米羟基磷灰石的制备及工艺研究李建华* 李世普 韩颖超 闫玉华 万涛（武汉理工大学生物中心）摘 要采用水热合成法制备出羟基磷灰石，采用气流粉碎技术通过液悬浮超声分散沉淀技术制备出了羟基磷灰石微粉（nm 级），并通过进一步对材料进行红外光谱和XPD 及FT-IR 等测定手段对粉末进行了表征和分析。

关键词：羟基磷灰石 纳米 生物医用材料 液悬浮分散技术一、 引 言羟基磷灰石](OH))(PO [Ca 26410简称HA 、是自然骨的结晶部分，约占骨重量的70-90%左右，合成HA 在组成成分上与自然骨组织钙盐一致，在生物学特性方面，它也具有良好的生物相容性和骨传导性。

能为新骨的形成提供生理支架作用与骨组织形成直接的骨性结合[1]。

将HA 粉末以涂层或复合的方式引进聚合物中，可以改善材料的生物相容性[2]。

所以，羟基磷灰石是理想的骨织替代材料。

由于纯的聚乳酸（PDLLA ）材料在普通X 光下不显影，而通过加入HA 后可以提高材料对X 光的阻拒能力，便于医生观察。

另外，纯的聚乳酸摸量较低，在降解中很显得柔软,材料的综合力学强度考虑，PDLLA/HA 复合材料比纯的聚乳酸材料更适合作为内固定材料使用。

这就是我们制备羟基磷灰石的目的。

高质量的纳米HA 粉末是制备高性能羟基磷灰石生物陶瓷人工骨的理想原料[3]。

制备羟基磷灰石粉料的方法有：溶液反变法，水热分解法，热压烧结方法等[4]而任何制备工艺最初得到的产物只是一种无定形的物质，通常不具备羟基磷灰石的晶体结构，称之为无定形磷酸钙（简称ACP ），分子方式x -2x -64x 4x -10(OH))(PO )(HPO Ca 。

在传统方法中将无定形干燥物研磨筛分后进行晶* 李建华，武汉人，女，工程师，从事生物材料研制工作。

Email: lijh1957@化处理，有时还要加高压来控制微观结构和化学组成，才得到结晶度较好的致密的HA [5]本文将阐述采用水热分解合成法合成羟基磷灰石的前体物的方法。

纳米羟基磷灰石的制备和表征及其对重金属离子吸附行为的研究的开题报告一、研究背景及意义重金属污染已成为当前环境问题的一个重要方面，其对生态和人类健康带来了巨大的风险。

因此，如何高效地去除重金属污染已成为一个热门研究领域。

其中，纳米材料由于其比表面积大、反应活性高等特点，成为从水体中吸附重金属的重要方法。

纳米羟基磷灰石是一种新兴的无机纳米材料，具有较好的生物相容性、可降解性和可溶性，因此在领域中具有广泛的应用前景。

同时，其在吸附某些重金属离子方面的性能也备受关注。

二、研究内容和目标本研究旨在制备纳米羟基磷灰石，并对其进行表征，研究其对重金属离子吸附行为，并探究吸附过程中可能涉及的化学机理。

具体的研究内容如下：1. 制备纳米羟基磷灰石：采用水热法合成纳米羟基磷灰石；2. 表征纳米羟基磷灰石：利用扫描电镜、透射电镜、X射线衍射、傅里叶变换红外光谱等多种手段对制备的纳米羟基磷灰石进行表征；3. 研究其对重金属离子吸附行为：以铜离子和镉离子为例，研究纳米羟基磷灰石对其吸附效果，并考察不同因素对吸附性能的影响；4. 探究吸附过程中可能涉及的化学机理：利用X射线光电子能谱、比表面积等手段，研究纳米羟基磷灰石与重金属离子之间的相互作用机制。

三、研究方法和重点1. 水热法制备纳米羟基磷灰石：在水热条件下控制反应体系，以离子的共同聚集为基础，形成结晶核并沉积出纳米颗粒。

2. 表征纳米羟基磷灰石：利用扫描电镜、透射电镜、X射线衍射、傅里叶变换红外光谱等多种手段对制备的纳米羟基磷灰石进行表征。

3. 研究其对重金属离子吸附行为：量化分析不同条件下纳米羟基磷灰石对铜离子和镉离子等的吸附能力及吸附机制。

4. 探究吸附过程中可能涉及的化学机理：利用X射线光电子能谱、比表面积等手段，研究纳米羟基磷灰石与重金属离子之间的相互作用机制。

重点研究内容为：制备纳米羟基磷灰石，研究其对重金属离子吸附行为，探究吸附过程中可能涉及的化学机理。

四、预期成果和意义本研究的预期成果包括：1. 成功制备出纳米羟基磷灰石，并进行表征，确定其粒径和形貌等基本性能。

第21卷第5期化 学 研 究中国科技核心期刊2010年9月CH EM ICA L R ESEA RCH hx y j@纳米羟基磷灰石的制备及在生物医学上的应用研究进展李宾杰1,2,3,姚素梅2,李淑莲1,马远方1*(1.河南大学医学院免疫研究所; 2.河南大学医学院分子医学研究所;3.河南大学特种功能材料教育部重点实验室,河南开封475004)摘 要:综述了近年来有关纳米羟基磷灰石制备方法及其在生物医学领域的应用研究进展;着重介绍了溶胶 凝胶法、化学沉淀法、水热法、前躯体水解法、模板法、超声波法、机械化学法等制备方法,并简要总结了纳米羟基磷灰石在肿瘤治疗、药物载体以及齿科材料和人工骨等生物医学领域的应用进展.关键词:纳米羟基磷灰石;制备;应用;研究进展中图分类号:T Q246.3文献标识码:A文章编号:1008-1011(2010)05-0090-07Research Progress in Preparation of Nanoscale Hydroxyapatiteand Its Application in Biomedicine FieldLI Bin jie1,2,3,YAO Su m ei2,LI Shu lian1,MA Yuan fang1*(1.I nstitue of Immun olog y,M ed ical S chool of H enan Univ ersity; 2.I nstitu te of M ole cular M ed icine,M ed ic al S choolof H enan Univ er sity; 3.K ey L abor atory f or Sp ecial F unctional M ater ials of M inistry of E du cation,H enan Univ er sity,K aif e ng475004,H e nan,China)Abstract:A r ev iew is g iv en about research pro gress o f pr eparation and application of nanoscalehydr oxy apatite in bio medical monly used m ethods for prepar ing nanoscalehydr oxy apatite,including so l g el method,chemical pr ecipitation method,hy dro thermal method,precur sor hydr olysis metho d,template m ethod,ultr asonic method,and mechno chemicalmetho d are hig hlig hted.Besides,the application and development of nanoscale hy dro xyapatitein the field of biom edicine,including cancer therapy,drug carrier,dential m aterials and synthetic bone are briefed.Keywords:nanoscale hydrox yapatite;prepar ation;application;resear ch prog ress羟基磷灰石(H A)是人体和动物骨骼、牙齿的主要无机成分,分子式为Ca10(PO4)6(OH)2,骨质中的羟基磷灰石是一种长度为200~400nm,直径为15~30nm的针状纳米颗粒,其周围规则地排列着骨胶原纤维.人工合成纳米羟基磷灰石(nH A)作为生物陶瓷具有很多优异的性能,如:生物相容性、生物活性、生物降解性、骨传导性、非免疫原性,等等,这些性质使其在生物医学领域有着广泛的应用前景.因此,近年来探索nH A不同的制备方法成为科学家们研究的热点,但主要是湿化学法,即在液相体系中进行.1 nH A的制备方法1.1 溶胶 凝胶法溶胶 凝胶法是将金属醇盐或无机盐经水解直接形成溶胶或经解凝形成溶胶,然后使溶质聚合凝胶化,收稿日期:2010-04-29.基金项目:河南省杰出人才创新基金项目(074200510014),2008年度河南大学校内科学研究基金项目(2008YBGG003).作者简介:李宾杰(1971-),男,副教授,博士,主要从事纳米医用材料研究.E m ail:lbj821@.*通讯联系人.第5期李宾杰等:纳米羟基磷灰石的制备及在生物医学上的应用研究进展91再将凝胶干燥、焙烧去除有机成分,最后得到无机材料.其优点是在低黏度的液体状态下混合原料,实现原子或分子级的均质化.它能严格控制化学计量比、工艺简单、烧结温度低、产物粒径小且分布均匀.Kuriakose等[1]在85 时将pH10.5的0.5m ol/L Ca(NO3)24H2O乙醇溶液以5mL/min的滴加速度加入到5mo l/L(NH4)2H PO4水溶液中,同时在溶胶 凝胶里面加入Ca(OH)2溶液,保持体系pH值为10,快速搅拌反应4h后,将产品放入到40 烘箱中过夜,得到的凝胶依次在400 、750 、1200 烧结2 h后得到半径为1.3nm的纳米晶.邢瑞敏等[2]以CaCl2和P2O5为原材料,按Ca/P= 1.67(摩尔比)分别配置CaCl2和P2O5的乙醇溶液,然后把P2O5醇溶液缓缓滴加到CaCl2的醇溶液中并搅拌30min,得到无色透明的溶胶,把所制AAO模板浸入该溶胶中60m in后取出,真空干燥24h,将之放于马弗炉中缓慢升温至600 ,恒温5h,自然冷却至室温,制备的羟基磷灰石纳米线直径约为50nm、长度达20 m.黄龙全[3]等将0.25m ol CaO研磨成细小粉末过300目筛,加入到450m L蒸馏水中,充分搅拌.将0.15mo l的H3PO4用50m L蒸馏水稀释后用滴定管慢慢滴加到溶有CaO的烧杯中,边滴加边用磁力搅拌器搅拌,直到烧杯底部的CaO全部溶解,形成白色的H A溶胶.抽吸过滤后分别用蒸馏水、无水乙醇对所得胶体洗涤3次,然后在温度!90 下烘干得到粉体,最后在890 温度下煅烧2.5h得到羟基磷灰石粉体,颗粒直径为30nm.1.2 化学沉淀法化学沉淀法是把沉淀剂加入到盐溶液中,发生沉淀反应后,将沉淀洗涤干燥后,或经热处理得到纳米材料.其特点简单易行,但纯度低,颗粒半径大,适合制备氧化物.张维丽等[4]根据H AP中Ca/P摩尔比应接近1.67,用转速为300r/m in磁力搅拌充分搅拌一定体积的0.25mo l/L Ca(NO3)24H2O溶液,并缓慢滴加20%的氨水溶液,调节Ca(NO3)24H2O溶液的pH值;当pH值达到10~11时,开始滴加0.15mol/L(NH4)2H PO4溶液,得到白色沉淀,在反应过程中不断滴加氨水溶液,保持溶液的pH值不变,滴加完毕后,连续搅拌2h.反应完毕后,在常温常压下陈化处理5h以上,将陈化后的沉淀加入去离子水中,稀释并反复洗涤、离心,至反应产物接近中性为止.将离心得到的样品放在40 的干燥箱中干燥后,放入马弗炉中600 热处理1h,或将洗涤至中性的沉淀直接冷冻干燥,得到棒状或针状的纳米颗粒.为得到高比表面积的纳米颗粒,日本宫崎大学Kijim a[5]研究组将Ca(NO3)2,KH2PO4,C12(EO)9, Tw een60,H NO3和H2O按1.67∀1∀1∀1∀8∀60的摩尔比配制成均相混合物,然后加入适量的氨水,混合均匀,静置48h后得到条状的nH A,在此过程中,Tw een60发生水解,产生硬脂酸根与纳米颗粒表面上的Ca2+作用产生的硬脂酸钙阻止了颗粒团聚,并且C12(EO)9进一步地夹在硬脂酸钙和nH A之间,阻止颗粒团聚长大.产生颗粒在500 烧结5h,得到颗粒直径为4~20nm,比表面积高达364m2g-1的纳米材料.Kim等[6]将500mL1.0mol/L Ca(OH)2悬浮液和500mL0.6mol/L H3PO4溶液,在25 时直接混合反应得到nH A颗粒,在此过程中首先生成中间体CaH PO42H2O,之后中间体再慢慢转换为nH A,完全转换需要5d.本方法的优点是不会在体系中引入其他离子.1.3 水热法水热法是在特制的密闭反应容器里,采用水溶液作为反应介质,在高温高压环境中,使得通常难溶或不溶的物质溶解后再重结晶的一种方法.它可直接得到结晶良好的粉体,无需做高温灼烧处理,避免了粉体的硬团聚和结构缺陷.Wang等[7]将0.024mol的K2H PO43H2O和0.024mo l的十六烷基三甲基溴化铵(CT AB)加入到100mL去离子水中,加热到50 溶解,加入1mo l/L的KOH来调整体系pH值为12,搅拌2h,同时,把60mL0.04mo l CaCl2的溶液慢慢加入到上述体系,搅拌后将悬浮液加到高压反应釜中分别在120 和150 温度下反应12~24h,得到长径比不同的纳米棒.Zhang等[8]将2m mol Ca(NO3)24H2O,0.2g CT AB,用适量去离子水溶解,并用一定量的H NO3(或氨水)调整体系pH值为4.0~9.0得到20mL溶液1,另外又在15mL去离子水中加入2mm ol柠檬酸钠和1.2m mol(NH4)2H PO4得到溶液2,剧烈搅拌30 min溶液1后,将溶液2加入进一步搅拌20min,将得到的混合溶液转移到不锈钢高压釜中在180 温度下反应24h.结果显示在不同pH值条件下可以得到不同长径比的纳米棒或由纳米棒自组装成的微米颗粒.梁琼[9]将0.2810g Ca(NO3)2和0.0924g(NH4)2H PO4混合于70m L pH值为7.5(用氨水调节)的去离92化 学 研 究2010年子水中;同时将等量的Ca(NO3)2和(NH4)2H PO4混合于70mL pH值为10.5的去离子水中,分别搅拌10 min后离心分离.将pH值为7.5条件下所得沉淀物分散于pH值为10.5的水溶液中,再将重新混合后的悬浮液倒入100mL高压反应釜中,于180 条件下水热处理10h.冷却至室温,离心分离,用去离子水将沉淀洗涤3次后于80 条件下干燥10h,制得的H A纳米棒的平均长径比最长(约为28).1.4 前驱体水解法前驱体水解法首先通过制备固体前驱体,然后控制不同的水解条件制备纳米颗粒,由于通过固相表面溶解的离子发生水解反应,反应条件可控性能好,所以日本人Ito[10]将50L1.1mo l/L NH4H2PO4溶液与同样体积的2.7m ol/L Ca(NO3)2溶液混合后剧烈搅拌30m in得到白色的CaH PO4H2O沉淀,过滤,在60 和250 烘干24h得到CaH PO4.在70 时将0.4g CaH PO4加入到40L水中,用NH3H2O或NaOH调整pH值在9.0~13.0,并调节水解体系的离子强度可以得到纳米针、纳米纤维、纳米片,实现了不同形貌的羟基磷灰石选择性制备.1.5 模板法模板法是指在模板所限的微小空间内进行材料制备,如以反相微乳液胶束内的#水池∃为微反应器以及通过表面活性剂的相关基团对纳米晶不同晶面的吸附作用而制备各种纳米微粒材料.因反应物质能够以需要的适当浓度均匀分散于乳液液滴内并得到相应的离子基团保护,所以可以避免溶液中因局部浓度过高而引起的团聚问题,从而使反应均匀进行并可制备单分散性很好的微粒材料.美国华盛顿大学Bose研究组[11]将一定量的Ca(NO3)2和H3PO4溶解到水中制成的水溶液作为水相,将壬基酚聚氧乙烯5醚和10醚为表面活性剂,加入到环己烷中溶解作为油相,按照一定的体积比把水相加入到油相中搅拌制成反相透明微胶束,用氨水来调节体系pH值为7,在室温下反应12h,在不同温度下老化不同时间,得到前驱体干燥后在不同的温度下灼烧得到纳米颗粒,通过一系列的实验发现微乳液组成,pH 值,老化时间、温度,以及金属离子的浓度都对纳米颗粒的表面积和形貌有着很大的影响.Wei等[12]分别将Ca(NO3)24H2O(1.67mo l)和(NH4)2H PO4(1mol)加入到十二胺(0.2mo l),乙醇(10m ol),庚烷(2mol)和水(600mo l)的混合溶液中搅拌.两种乳液在室温20 时迅速混合反应,将得到沉淀过滤,洗涤数次,在反应体系pH=9时,得到纳米带宽度为1.37nm,在pH=7时,纳米球直径为55 ~60nm.周琰春等[13]将60mL3m mol L-1的Na2H PO4和3mL0.09mol L-1的CTAB溶于200mL 三次蒸馏水中,用1mo l L-1NH3H2O调节溶液pH值为9~10,在20 下磁力搅拌30m in,然后滴加5mmo l L-1的CaCl2溶液60m L,得到乳白色溶胶,反应过程中随时用NH3H2O调节溶液维持pH 值在9~10之间,反应继续陈化24h,此过程一直伴随搅拌.反应完成后,用0.22 m的微孔滤膜过滤,将过滤得到的沉淀用去离子水和无水乙醇反复冲洗至其中无CT AB为止.将清洗干净的沉淀放置在45 的真空烘箱中烘干,得到nH A是形貌均匀、成分单一、直径约20nm的球形颗粒.1.6 超声波法传统的湿法制备超细粉末普遍存在的问题是易形成团聚结构,从而破坏了粉体的超细均匀特性.超声的空化和微射流产生的瞬时高温,高压和极快的传质速率不仅促进晶核的形成,同时起到控制晶核同步生长的作用,为制备超细、均一纳米粉末提供了良好的条件.斯洛文尼亚科研人员[14]用超声波产生的瞬间空化作用,使一定量的Ca(NO3)2,NH4H2PO4和尿素在水中发生均匀沉淀反应,用尿素分解调整体系pH值,制备了晶化的片状nH A.1.7 机械化学法机械化学法靠压碎、击碎等机械作用,将反应物充分地混合并使之进一步地发生化学反应,工艺简单,成本低廉.Yeong等[15]使用CaH PO4和CaO物质的量比为3∀2,在传统的球磨机上以乙醇为介质,氧化锆球为球磨珠充分混合物料,然后再放到一定尺寸的氧化铝容器中用不锈钢球为球磨珠进一步研磨,研磨20 h以上得到高度结晶的类球状羟基磷灰石纳米晶,尺寸为25nm,比表面积为76.06m2/g.2 nH A在生物医学领域上的应用2.1 癌症治疗nH A安全无毒,可降解吸收或全部随粪便排出,因此其本身就可以作为药物.研究发现由于nH A表面第5期李宾杰等:纳米羟基磷灰石的制备及在生物医学上的应用研究进展93存在大量的悬空键,提供较多的Ca2+离子,可以通过细胞膜使癌细胞过度摄入,产生细胞毒性,抑制癌细胞生长;另外,nH A可导致DNA损伤,形成DNA链缺口,影响遗传物质DNA的合成;诱导细胞周期阻滞和凋亡;抑制肿瘤细胞的端粒酶基因的表达,下调端粒酶活性的作用,从而限制许多恶性肿瘤的无限制生长,所以nH A目前已应用于抗肿瘤药物研究.Li等人[16]用荧光免疫检验法和M TT法研究发现:棒状和椭球状nH A纳米颗粒会使黑色素肿瘤细胞的细胞核收缩,破裂,细胞增殖受到抑制.Liu等人[17]把人肝癌BEL 7402细胞与不同浓度的nH A放在一起培养,通过M T T法、荧光显微镜、流式细胞仪表征研究,发现nH A可以阻止肝癌细胞的增殖,引起癌细胞的凋亡,并且nH A的浓度和凋亡率呈现明显的正比关系.Cheng等人[18]从分子机制角度研究发现,nH A可以通过线粒体依赖和天冬氨酸特异性的半胱氨酸蛋白水解酶依赖途径诱导人体胃癌SGC 7901细胞的凋亡来阻止细胞增殖.Bauer[19]等发现肝癌细胞对nH A的吸收是通过网格蛋白介导的内吞作用完成,nH A对肝癌细胞作用是由于nH A团聚体阻塞了细胞内涵体或在nH A作用下溶菌酶发生降解产生毒性作用.付莉等人[20]研究发现长度约为60~80nm、直径约为10~20nm的nH A粒子,可以明显地抑制卵巢癌细胞株SKOV3的生长,其作用机制可能是在细胞周期的S期诱导肿瘤细胞凋亡.2.2 药物载体nH A对一些物质具有很强的吸附和承载能力.作为载体可以与蛋白质药物、核酸以及化疗药物结合进行靶向治疗,将大大增加局部药物浓度及作用时间,化疗药还可减少对全身器官的损害.Tom oda等[21]研究发现,nH A晶体中a晶面越大,则表面上游离的Ca2+就越多,从而吸附较多的带有负电荷的蛋白如牛血清白蛋白,而带有正电荷的盐酸溶菌酶在nH A颗粒表面也有一定的吸附.Kando ri等人[22]认为表面电荷近中性的肌血球素(MGB)与纳米羟基磷灰石则通过分子间的范德华力结合.Ijntema K等[23]采用共沉淀法将蛋白类药物牛血清白蛋白(BSA)包裹于nH A晶粒中获得了具有缓释功能的药物释放体系,药物的释放速率由H A的溶解过程控制.Sokolova等[24]研究发现,由于DNA中的磷酸根可以和钙离子产生较好的作用力,可以作为第二代基因载体,用于基因治疗,克服了病毒载体的不稳定性,细胞毒性以及较低的转染效率.Ito kazu[25]报道ADM H A作用骨肉瘤细胞效果较好,且H A具有缓释作用,可以持续作用肿瘤细胞.刘静霆等[26]研究发现nH A负载阿霉素后,可明显促进肿瘤细胞的凋亡,降低阿霉素的骨髓抑制及心肌毒副作用.Fer raz[27]等用海藻酸钠/nH A复合微球可以担载青霉素、青霉素 克拉维酸、红霉素等不同类型的抗生素,它们不但具有抑菌性,而且还具有很好的缓释效果以及表现出好的造骨细胞增殖效果,可以作为新一代的注射骨材料和药物载体.Zhang等人[28]进一步对海藻酸钠/nH A复合微球担载药物双氯芬酸和缓释效果进行研究,发现nH A 是微球内部结构的交联剂,可以限制海藻酸钠聚合物链的移动,并且它还改变了海藻酸钠微球表面结构,限制了球体的收缩率,增加了担载药物量,增加了释放时间,与海藻酸钠微球缓释时间相比增加了8h.T alal 等[29]研究发现H A 聚乳酸 聚乳酸纤维与聚乳酸 聚乳酸纤维相比表现出较好的蛋白吸附行为,吸附到的蛋白可持续释放96h,因此可以应用于生物蛋白药物的输运系统.Yang等[30]将布洛芬药物担载在含荧光物质铕离子的nH A上面,可以通过荧光性能的改变来判断药物释放的情况,因此是一种理想的药物载体材料.2.3 齿科材料由于人工合成的nH A抗菌性能较差,而结晶性和结构稳定性较高,从而不易生物降解,不利于骨缺损部位的骨生长.并且nH A的物理、化学及生物性能取决于其晶型结构和组成,所以在nH A中掺入一些金属元素是提高其性能的有效方法.林英光等人[31]将锌掺入nH A中可形成置换式固溶体,nH A原有晶格发生畸变,材料的结晶性、溶解性及生物降解性等性能发生改善,从而具有更好的生物学性能、骨缺损修复能力和抗菌性能.纳米ZnH A 对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、乳酸杆菌的抑菌率均高于nH A的抑菌率,且抑菌率随r值的增加而增大.程江等人[32]在传统沉淀法制备nH A工艺中掺入锶盐,制得掺锶nH A,其抗致龋菌性能得到提高,推测其抗菌机理为:掺锶后溶解性能提高,在一定的时间内解离出更多的带正电荷的Sr2+能吸附细胞膜带负电的细菌,并可能与细胞膜中的蛋白质结合破坏微生物细胞的能量代谢系统,使细菌生长受阻或死亡.Kim 等人[33]研究发现,在H A中掺入银离子,可以通过延缓细菌的新陈代谢来抑制细菌生长.A hn等[34]为提高94化 学 研 究2010年nH A生物陶瓷材料的韧度,在制备纳米结构的羟基磷灰石生物陶瓷过程中,引入3%(质量百分比)的氧化钇和氧化锆复合纳米颗粒,与传统的羟基磷灰石材料相比,显示出优异的化学和机械性能,断裂韧性接近骨密质.Li等人[35]发现粒径大小约为20nm的掺杂铽的nH A毒性小,且荧光周期长,在医学诊断上有着很好的应用前景.2.4 人工骨材料人工合成的nH A一方面具有良好的生物相容性、生物可降解性、骨传导性,另一方面其脆性和较低的机械强度又限制了其临床应用.人体骨可近似看作以骨胶原为基体材料,以羟基磷灰石为增强材料而构成的复合材料,因此以羟基磷灰石为增强材料,以聚合物特别是生物可降解聚合物为基体的复合材料与体骨的成分和结构相似,可以弥补金属和陶瓷材料的不足,有望成为理想的人工骨替代材料.邓霞等[36]用水热合成的nH A作为无机相与新型的可降解的脂肪族聚酯酰胺(PEA)按不同比例复合, nH A与PEA之间既有化学键合又有分子间的相互作用,可在二者之间形成良好的化学界面,使复合材料能更好地传递外应力,达到既增强又增韧的目的,使材料性能得以改善.其拉伸模量从188M Pa增至323 MPa,同时nH A复合材料又赋予材料以较高的生物活性,体外将成骨细胞和材料联合培养,细胞显示出良好的生长增殖活性.复旦大学邵正中等人[37]将nH A悬浊液与丝素蛋白(SF)溶液采用同轴共纺法制备nH A(芯部)/SF(皮层)双组分电纺纤维,并分别以SF电纺纤维、SF/H A复合纤维和SF/H A#皮 芯∃纤维为有机基质,在特定的条件下显现出很好的诱导羟基磷灰石等无机物在其表面沉积矿化的能力,有可能用以模拟动物骨骼这类无机/有机纳米复合材料,为进一步的实行骨修复的动物或临床实验等提供基础.Chen等[38]采用把NH4H2PO4加入到Ca(NO3)2与壳聚糖(CS)混合溶液中,用氨水调节pH为10制备出H A/CS纳米复合材料,羟基磷灰石颗粒直径约为20~30nm,长约100nm.Li等[39]采用原位沉析法制备的羟基磷灰石/壳聚糖复合材料的弯曲强度为67.8MPa,压缩强度为47.8M Pa,比骨松质高2~3倍,基本上满足了骨替代材料对力学性能的要求.Nukavarapu[40]把可生物降解的聚二苯丙氨酸乙酯膦腈与粒径为100nm的nH A混合制备成的微球孔径为86~145 m,压缩模量达到46~81MPa,与自然骨相近,并且表现出很好的成骨细胞吸附性,细胞增殖和碱性磷酸酶表达,在骨组织应用方面有很好的潜力. Sundaram[41]等制备了nH A和壳聚糖复合颗粒,可以通过物理、化学、生物吸附作用吸附水中的F-,是一种高效、成本低、生物相容性的去氟剂.Rever chon[42]等用超临界CO2法制备了nH A/聚乳酸复合材料,孔隙率超过90%,最大的压缩模量达到123kPa,溶剂残留率低于百分之五,可作为理想的人工骨材料.尽管硅橡胶具有生物相容性在骨科材料中有一些应用,但是其生物惰性和柔性影响了其进一步应用,W en[43]等人在硅橡胶材料中引入nH A,很好地克服了上述问题,当nH A含量在50%时能达到最好的机械性能,改善了其使用效果.3 结论综上所述,随着纳米材料在医学领域中的应用日益广泛,nH A以其安全无毒、生物相容性、可生物降解等优点成为科研人员热点关注的纳米材料.至今为止,它的新制备方法还在不断涌现,其在生物医学领域中的应用也在不断推进,但其目前还更多地用于生物医学体外实验等基础性研究中.相信随着科学家的继续努力,nH A会越来越多地应用于生物医学领域.参考文献:[1]K uriakose T A,K alkura N,Palanichamy M,et al.Synthesis o f sto ichiometr ic nano cry sta lline hydro xy apat ite by ethanolbased sol gel technique at low temper ature[J].J Cr y st Gr ow th,2004,263:517-523.[2]邢瑞敏,刘山虎.溶胶凝胶模板法制备羟基磷灰石纳米线[J].化学研究,2010,21(2):7-10.[3]黄龙全,徐英莲,傅雅琴,等.溶液 凝胶法制备纳米羟基磷灰石[J].浙江理工大学学报,2008,25(2):199-202.[4]张维丽,王臻,李荣先,等.利用液相合成方法制备纳米羟基磷灰石[J].新技术新工艺,2007(2):80-83.[5]U ot a M,A rakaw a H,K itamura N,et al.Synthesis of hig h sur face ar ea hydro xy apat ite nanopart icles by mix ed surfactantmediated a ppro ach[J].L ang 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PLC测得八种花生根中白藜芦醇的含量,其中以红花一号花生根中白藜芦醇含量最高,为103.3 g/g.向海艳等[9]采用H PLC法测得三个不同地区花生根中白藜芦醇的含量,其中以Jieshou 的含量最高,为58.8 g/g.本文中测得花生根中白藜芦醇含量为358.89 g/g,可能与花生产地不同,以及采用的提取分析方法不同等多种因素有关.参考文献:[1]韩小丽,邵鹏,李明静,等.薄层荧光扫描法测定花生茎中白藜芦醇的含量[J].天然产物研究与开发,2006,18(4):628-630.[2]Sig no relli P,G hido ni R.R esv eratr ol as an anticancer nutr ient:molecular basia,open questio ns and promise[J].J N utr itBiochem,2005,16:449-466.[3]U lrik S,Ole V,Chr istine B.A review of t he content of the putative chemopreventiv e phy toalex in r esv eratr ol in r ed w ine[J].Food Chem,2007,101:449-457.[4]Shinohara Y,Y um iko T,Susumu U,et al.Effect s of resver atro l,a g rape polypheno l,on catecho lamine secret ion andsynthesis in cultur ed bov ine adr enal medullary cells[J].Biochem P har m,2007,74:608-618.[5]张凌燕,郭晋隆,叶冰莹,等.凝胶柱层析分离虎杖中白藜芦醇的研究[J].天然产物研究与开发,2009,21(1):104-107.[6]伍晓春.高效液相色谱法测定不同产地虎杖中白藜芦醇的含量[J].生命科学仪器,2009,7(8):40-42.[7]李婷,李胜,张青松,等.葡萄不同组织部位白藜芦醇含量的比较[J].甘肃农业大学学报,2009,44(2):64-67.[8]黄纪念,方杰,艾国民.HP 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羟基磷灰石材料的制备及应用研究1. 羟基磷灰石的介绍羟基磷灰石是一种常见的生物无机材料，其化学式为Ca10(PO4)6(OH)2，主要存在于牙齿、骨骼、贝壳等生物硬组织中。

其与人体组织的相容性较高，因此具有广泛的医学应用价值。

由于其优良的生物活性和生物可降解性，羟基磷灰石材料可以被用作人工骨、组织工程支架、骨修复材料等医用材料的制备。

2. 羟基磷灰石材料的制备方法2.1 热水法热水法是制备羟基磷灰石的一种简单有效的方法。

首先将氢氧化钙和过量的磷酸一起加入到水中，并在100℃下反应6小时。

所形成的羟基磷灰石可以通过常规的沉淀和离心分离技术得到。

2.2 水热法水热法是利用高温高压条件下的化学反应，制备纳米级羟基磷灰石材料的方法。

其过程简单易行，只需将磷酸和氢氧化钙混合，并加入适量的水，然后在高温高压反应釜中进行反应。

该方法制备的羟基磷灰石颗粒尺寸分布均匀，具有较高的生物可降解性。

2.3 溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是一种有机-无机杂化制备羟基磷灰石的方法。

其过程包括两个步骤：先制备出有机前体，然后通过热处理将其转化为无机材料。

该方法制备的羟基磷灰石材料具有高度的结晶度和生物活性。

3. 羟基磷灰石材料的应用3.1 骨缺损修复羟基磷灰石材料在医学领域中最常见的应用是用于骨缺损修复。

其优良的生物相容性和生物可降解性，使其被广泛地用作人造骨、骨水泥、骨替代物等材料的制备。

研究表明，利用羟基磷灰石材料修复骨缺损可有效促进骨细胞增殖和骨再生，缩短骨愈合时间，使患者更快地恢复正常生活。

3.2 组织工程支架材料随着组织工程技术的发展，羟基磷灰石材料开始被用作组织工程支架材料的制备。

该材料具有延伸性、强度高、生物活性好等优点，可以为修复组织缺损提供支撑和生长环境，促进组织再生。

目前，羟基磷灰石材料被广泛地应用于修复骨、软骨、皮肤和神经等缺损。

3.3 药物缓释材料羟基磷灰石材料的孔隙结构可以用于控制药物的释放速度和量。

因此，该材料也成为了一种常见的药物缓释材料。