纳米羟基磷灰石的制备及其在生物医学方面的应用

羟基磷灰石的制备,实验报告实验报告实验名称：纳米羟基磷灰石的制备与表征一、实验目的了解纳米羟基磷灰石的制备及其性质，熟悉其表征方法，了解相关原理和操作流程。

二、实验原理羟基磷灰石，又称羟磷灰石，是钙磷灰石（Ca5(PO4)3(OH)）的自然矿物化。

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。

以Ca(N03)2.4H2O NH4H2 PO4 为原料，采用化学沉淀法制备HA,CA/P=1.67三、仪器与试剂材料：Ca(N03)2 4H2O 、NH4H2 PO4 、氨水仪器：磁力搅拌机四、实验步骤（1）.称取6.9g 磷酸氢二铵和23.6g 硝酸钙。

（2）溶入250ml的蒸馏水中，硝酸钙用1000ml烧杯，磷酸氢二铵溶入250ml蒸馏水，用氨水分别调节PH值10-11。

（3）将磷酸氢二铵滴加到硝酸钙溶液中，控制滴加速度和搅拌速度，反应过程中检测反应的PH值以便及时做出调整。

（4）溶液滴加完后，继续搅拌加热维持1h，反应结束后陈化8h，薄膜覆盖烧杯口。

（5）蒸馏水清洗至中性，40。

C下干燥，研磨成粉状。

五、数据处理表征红外谱图1图1是HA标准红外光谱图。

HA有两个阴离子基团，P043-四面体阴离子基团和OH-基团。

图中P043-的吸收谱线571、602、963、1050和1089cm-1都出现了，OH-基团的谱线则出现在631、3570 cm-1处，证明所制备的晶体是HA晶体。

羟基磷灰石医用材料
（最新版）
目录
1.羟基磷灰石的概念和性质
2.羟基磷灰石在医学领域的应用
3.羟基磷灰石在骨修复中的作用
4.羟基磷灰石的制备方法
5.羟基磷灰石的安全性和前景
正文
一、羟基磷灰石的概念和性质
羟基磷灰石（Hydroxyapatite，简称 HAP）是人体和动物骨骼的主要无机成分，其化学式为 Ca5(OH)(PO4)3。

它能与机体组织在界面上实现化学键性结合，在体内有一定的溶解度，能释放对机体无害的离子，能参与体内代谢，对骨质增生有刺激或诱导作用，能促进缺损组织的修复，显示出生物活性。

二、羟基磷灰石在医学领域的应用
羟基磷灰石广泛应用于医学领域，如牙科修复、骨修复、神经修复等。

它具有良好的生物相容性和生物活性，能与人体组织很好地结合，促进组织修复和再生。

三、羟基磷灰石在骨修复中的作用
羟基磷灰石在骨修复中的应用最为广泛。

它可以用于修复骨折、骨缺损等损伤，能促进骨细胞的生长和分化，加速骨折的愈合。

此外，羟基磷灰石还可以作为骨移植替代材料，解决自体骨和异体骨来源有限、供骨区并发症、潜在的疾病传播风险、免疫排斥反应及价格昂贵等问题。

四、羟基磷灰石的制备方法
羟基磷灰石的制备方法有多种，如化学沉淀法、水热法、溶胶 - 凝
胶法、3D 打印技术等。

这些方法各具特点，可以根据实际需要选择合适
的制备方法。

五、羟基磷灰石的安全性和前景
羟基磷灰石具有良好的生物相容性和生物活性，经过多年的临床应用，未发现明显的毒副作用。

随着制备技术的不断发展，羟基磷灰石在骨修复等领域的应用前景十分广阔。

纳米羟基磷灰石应用及合成方法潘亚妮;付亚国【摘要】The construction and characteristics of hydroxyapatite were introduced.The application progress of hydroxyapatite was summarized from sclerous tissues repairing materials,drug carrier and antineoplastic activity.The main synthetic methods,such as dry synthesis,microemulsion method,precipitation method,sol-gel method,ultrasonicsynthesis,hydrolysis,self-combustion method,and hydrothermalmethod,and research status were summarized.%介绍了羟基磷灰石的结构及特性;分别从硬组织修复材料、药物载体及抗肿瘤活性等三方面综述了纳米羟基磷灰石的应用研究进展;总结了目前纳米HA的主要合成方法,如干法合成、微乳液法、沉淀法、溶胶-凝胶法、超声波合成法、水解法、自燃烧法、水热法等及其研究现状。

【期刊名称】《广州化工》【年(卷),期】2012(040)024【总页数】3页(P13-15)【关键词】纳米羟基磷灰;应用;合成方法【作者】潘亚妮;付亚国【作者单位】健雄职业技术学院生物与化学工程系,江苏太仓215411;中化太仓环保有限公司,江苏太仓215433【正文语种】中文【中图分类】R318.08羟基磷灰石 (hydroxyapatite，简称HA)，又称羟磷灰石，分子式为Ca5(PO4)3(OH)，但是经常被写成Ca10(PO4)6(OH)2的形式以突出它的结构特征:晶胞是由两分子组成的。

羟基磷灰石纳米线基环境功能材料的制备与性能研究羟基磷灰石纳米线基环境功能材料的制备与性能研究一、引言在当前环境问题日益突出的背景下，开发和研究具有环境功能的材料成为了科学界和工程界的重要研究方向。

羟基磷灰石纳米线作为一种新型纳米材料，具有优异的生物相容性和生物活性，并且有着高比表面积和可调控的形貌结构等特点。

因此，以羟基磷灰石纳米线为基础的环境功能材料的研究与制备是近年来的热点之一。

二、制备方法羟基磷灰石纳米线的制备方法可以通过溶胶-凝胶法、水热法、生物模板法等多种方法进行。

以溶胶-凝胶法为例，首先将适量的钙源和磷酸源溶解在适当的溶剂中，形成溶液。

然后将溶液进行超声处理，以消除其中的气泡。

将所得溶液进行搅拌，使之充分混合，形成明亮透明的溶胶。

接下来，将溶胶进行快速凝胶化处理，形成胶体。

最后，将胶体进行干燥处理，并进行退火处理，即可得到羟基磷灰石纳米线。

三、性能研究1. 生物相容性与生物活性研究表明，羟基磷灰石纳米线具有良好的生物相容性和生物活性。

生物相容性是指材料在生物体内引起的组织反应和对生命体的损害程度。

生物活性是指材料与生物体相互作用时所引起的生化和生物学反应。

羟基磷灰石纳米线可以与人体细胞进行良好的相容性和相互作用，且能够促进骨细胞的增殖和骨组织的再生。

2. 环境吸附功能羟基磷灰石纳米线具有高比表面积和可调控的形貌结构，因此在环境吸附功能方面有很大的潜力。

在环境污染物处理中，通过调控羟基磷灰石纳米线的表面性质和孔隙结构，可以实现对重金属离子、有机物和放射性元素等污染物的高效吸附和去除。

3. 光催化性能羟基磷灰石纳米线还具有良好的光催化性能。

该材料可以通过吸收光能产生电子-空穴对，并借助其表面的羟基和氧化还原活性位点，实现有机物的降解和水的净化等环境应用。

四、应用前景随着环境问题的日益严重，羟基磷灰石纳米线基环境功能材料具有广阔的应用前景。

其在水处理、废水处理、空气净化、土壤修复等领域的应用上有着巨大的潜力。

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 scienceLi 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 mayshow 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 [ ]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@ 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@ Supported by: Special Natural Science Foundation of Shaanxi Provincial Education Bureau, No.08JK220* Received: 2008-08-30 Accepted: 2008-09-201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。

实验方案课题六纳米羟基磷灰石的制备与表征小组成员段东斑、陆文心、耿明宇1.背意义景羟基磷灰石（Hydroxyapatite，简称HA，化学分子式:(Ca10 (PO4)6(OH)2)是人体和动物骨骼的主要无机成份。

在人体骨中，HA 大约占60%，它是一种长度为20~40nm，厚1.5~3.0nm 的针状结晶，其周围规则地排列着骨胶原纤维[36]。

齿骨的结构也类似于自然骨，但齿骨中HA 的含量高达97%。

医学领域长期以来广泛使用的金属和有机高分子等生物医学材料，其成分和自然骨完全不同，用来作为齿骨的代材料(人工骨、人工齿)填补骨缺损材料，其生物相容性和人体适应性尚不令人满意。

而羟基磷灰石具有无毒、无刺激性、无致敏性、无致突变性和致癌性，是一种生物相容性材料，可与骨发生化学作用，有很好的骨传导性。

因此，近二十年来，研究接近或类似于自然骨成份的无机生物医学材料极其活跃，其中特值得重视的是与骨组织生物相容性最好的HA 活性材料的研究、临床应用。

近年来，随着人们对纳米领域的认识与关注，医学界也相继开始了对纳米HA 粒子(或称超细HA 粉)的研究，HA 纳米粒子与普通的HA 相比具有不同的理化性能：如溶解度较高、表面能较大、生物活性更好、具有抑癌作用等，可以作为药物载体用于疾病的治疗，是一种生物相容性良好的治疗材料。

目前，人们已经开发出多种方法来制备纳米HA，如水解法、水热反应法、溶胶一凝胶法及最近发展的微乳液法等，其中化学沉淀法是各种水溶性的化合物经混合、反应生成不溶性的沉淀，然后将沉淀物过滤、洗涤、煅烧处理，得到符合要求的粉体。

化学沉淀法因工艺简单、成本低、颗粒小等优点被广泛应用。

但是目前对这种方法的研究还处于初级阶段，制备出的纳米粒子粒径不均一，分散性差且有易团聚的现象。

为此，我们希望对化学沉淀法制备HA纳米粒子的条件的进行深入研究，分析各种因素对纳米HA晶型与粒径的影响，为HA的工业化生产提供依据。

羟磷灰石的制备及其应用研究羟磷灰石是一种重要的生物无机材料，具有良好的生物相容性、生物活性和生物降解性，是维持骨组织生长和修复的重要成分。

本文将从制备和应用两方面重点阐述羟磷灰石的研究进展。

一、羟磷灰石的制备羟磷灰石是由磷酸盐和氢氧化物共析合成，常见的制备方法是水热法、共析合成法、溶胶-凝胶法和生物模仿法等。

1、水热法水热法制备羟磷灰石的过程是通过水热反应使氢氧化物与磷酸盐溶液反应生成羟磷灰石。

其优点为制备过程简单、反应短时间、成本低廉，但存在反应条件严格、生成晶体大小难以控制等缺陷。

2、共析合成法共析合成法是将磷酸盐和氢氧化物混合，然后在一定的条件下进行共析反应，最终生成羟磷灰石。

该方法简单快捷，且生成的羟磷灰石结晶质量高，但存在缺点是反应物质易发生酸碱反应导致结晶不纯。

3、溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是将溶液中的羟基磷灰石物质分散到溶液中形成凝胶，再经过干燥和热处理等步骤形成羟基磷灰石固体。

该方法成本低廉、结晶质量高，但生成的固体存在微晶杂质的问题。

4、生物模仿法生物模仿法是将天然骨组织中的磷酸盐、氢氧化物、蛋白质等物质与人造体液混合，在一定条件下形成羟基磷灰石。

该方法能生成与天然骨组织类似的材料，但操作难度大、成本高。

二、羟磷灰石的应用羟磷灰石作为生物医用材料，在医学领域有着广泛的应用，包括骨组织修复、牙科领域的修复和种植、生物工程领域的细胞培养和基因工程载体等。

1、骨组织修复羟磷灰石可作为骨髓、骨折修复、植骨和填充骨缺损等方面的生物替代材料，具有良好的生物降解性和生物相容性，可促进骨细胞的增殖和骨修复。

2、牙科领域的修复和种植羟磷灰石可用于根管修复和牙齿移植等领域，具有良好的生物相容性和匹配性，可防止牙齿移植后的异常反应和排异现象。

3、生物工程领域的细胞培养和基因工程载体羟磷灰石可作为细胞培养和基因工程载体等领域的材料，具有良好的生物相容性和细胞黏附性，可促进细胞的生长和增殖，并将基因载体稳定地转移到宿主细胞中。

纳米晶体羟基磷灰石骨修复颗粒,制备方法及应用

嘿，朋友们！今天咱们来聊聊纳米晶体羟基磷灰石骨修复颗粒，这可真是个超酷的东西呢，就像是骨骼世界里的“魔法修补匠”。

先说说它的制备方法吧。这就像是一场微观世界里的烹饪大赛。首先呢，得选取合适的原料，这些原料就像是烹饪的食材一样重要。然后把它们放在特殊的反应环境里，就好比把食材放进一个超级高科技的厨房。这个反应环境啊，各种条件都要精准控制，温度、酸碱度啥的，差一点都不行，就像厨师做菜时盐放多放少都影响味道一样。

这制备过程中，各种化学物质之间的反应就像是一场精心编排的舞蹈。分子们你拉着我，我扯着你，慢慢形成了纳米晶体的模样。这纳米晶体啊，小得就像蚂蚁眼中的一粒沙子，但是它们的作用可大了去了。

纳米晶体羟基磷灰石骨修复颗粒在骨修复上的应用，那简直就是骨骼的“救星”。想象一下，当我们的骨头受伤了，就像一栋房子的承重墙出现了裂缝。这时候，这些骨修复颗粒就像一群勤劳的小蚂蚁，纷纷涌向裂缝处。

它们和我们身体里的细胞相处得可好了，就像一群友好的邻居。这些颗粒能给细胞发出信号，说：“嘿，兄弟，这儿需要修复，咱们一起干活吧。”细胞收到信号后，就和颗粒一起努力，让受伤的骨头重新变得坚固。 在牙科方面，这骨修复颗粒也是个“明星”。如果把牙齿比作一座城堡，那牙齿受损就像是城堡的城墙破了个洞。纳米晶体羟基磷灰石骨修复颗粒就像是一群技艺高超的泥瓦匠，迅速地把洞补上，让城堡又恢复了坚固的防御。

它在骨科手术中的应用更是神奇。医生把它放到受伤的骨骼部位，它就像种子一样，在那里生根发芽，促进新骨的生长。这速度有时候快得就像春笋拔节一样，让人惊叹不已。

而且这个骨修复颗粒还很“聪明”呢。它能根据不同的骨骼情况调整自己的修复策略，就像一个经验丰富的老工匠，面对不同的建筑难题总有解决的办法。

在一些先天性骨骼疾病的治疗中，它就像黑暗中的一束光。那些有骨骼缺陷的患者，就像是折翼的小鸟，而它能帮助他们重新长出坚实的“翅膀”，让他们有机会重新飞翔。

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。

纳米羟基磷灰石自然降解
纳米羟基磷灰石（nano-hydroxyapatite）是一种生物活性陶瓷
材料，具有优异的生物相容性和生物降解性能。

它在体内可以被吸
收和降解，而且对人体组织没有毒性和刺激性，因此被广泛应用于
医学领域。

首先，让我们从化学角度来看待纳米羟基磷灰石的自然降解。

羟基磷灰石是人体骨骼组织的主要成分，因此纳米羟基磷灰石在体
内具有良好的生物相容性，能够与周围组织结合并逐渐被人体吸收。

在体内，纳米羟基磷灰石会逐渐溶解，释放出磷酸根离子和钙离子，这些离子可以参与到人体的新陈代谢过程中，促进骨组织再生和修复。

这种自然降解的过程有利于材料的逐渐吸收和替代，最终与人
体组织融为一体。

其次，从医学应用角度来看，纳米羟基磷灰石的自然降解性能
使其成为一种理想的医用材料。

在骨科领域，纳米羟基磷灰石可以
作为骨修复材料应用于骨折愈合、骨缺损修复等临床治疗中。

由于
其良好的降解性能，植入体内后不需要二次手术取出，避免了二次
伤害和感染的风险，大大方便了患者的治疗和康复过程。

最后，纳米羟基磷灰石的自然降解性能也为其在组织工程和再生医学领域的应用提供了广阔的前景。

通过调控纳米羟基磷灰石的颗粒大小、形貌和结构等特征，可以进一步优化其降解速度和生物活性，从而更好地满足不同临床需求。

总的来说，纳米羟基磷灰石作为一种具有自然降解性能的生物陶瓷材料，在医学领域具有广泛的应用前景，其自然降解的特性使其成为一种理想的医用材料，有望为骨科治疗和组织工程领域带来更多的创新和进展。

文章编号：2096 − 2983(2020)06 − 0048 − 07DOI: 10.13258/ki.nmme.2020.06.008羟基磷灰石的合成及其应用的研究进展王硕硕， 何 星（上海理工大学 材料科学与工程学院，上海 200093）摘要：羟基磷灰石因具有优异的生物相容性和生物活性、优异的离子交换性能等，在生物医学领域、污水的治理、氧化剂及催化剂载体等方面被广泛使用。

简要介绍了羟基磷灰石的常见合成方法及其具体的制备工艺，详细介绍了其在药物载体、重金属离子吸附以及催化剂载体中的具体应用，并从生物应用、环境功能材料及化学催化领域3个方面总结了国内外的研究进展，展望了该材料的发展方向。

关键词：羟基磷灰石；制备方法；生物应用；吸附剂；催化剂中图分类号：TB 34 文献标志码：AResearch Progress on Synthesis and Application ofHydroxyapatiteWANG Shuoshuo， HE Xing(School of Materials Science and Engineering, University of Shanghai forScience and Technology, Shanghai 200093, China)Abstract: Hydroxyapatite is widely used in biomedical field, sewage treatment, oxidants and catalyst carriers owing to its excellent biocompatibility, biological activity and excellent ion exchange performance. The common synthesis methods and specific preparation technology of hydroxyapatite were briefly introduced. The specific applications in drug carrier, heavy metal ion adsorption and catalyst carrier were introduced in detail. The research progress at home and abroad was summarized from three aspects of biological application, environmental functional materials and chemical catalysis, and the development direction of this material was prospected.Keywords: hydroxyapatite; preparation method; biological applications; adsorbent; catalyst羟基磷灰石(hydroxyapatite，HAP)，化学式为Ca10(PO4)6(OH)2，是一种微溶于水的磷酸钙盐，属于六方晶系。

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;姚素梅;李淑莲;马远方【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.【期刊名称】《化学研究》【年(卷),期】2010(021)005【总页数】7页(P90-96)【关键词】纳米羟基磷灰石;制备;应用;研究进展【作者】李宾杰;姚素梅;李淑莲;马远方【作者单位】河南大学,医学院免疫研究所;河南大学,医学院分子医学研究所;河南大学,特种功能材料教育部重点实验室,河南,开封,475004;河南大学,医学院分子医学研究所;河南大学,医学院免疫研究所;河南大学,医学院免疫研究所【正文语种】中文【中图分类】TQ246.3羟基磷灰石(HA)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200～400 nm,直径为15～30 nm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(nHA)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nHA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.1.1 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,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p H 10.5的0.5 mol/L Ca(NO3)2·4H2O乙醇溶液以5 mL/min的滴加速度加入到5 mol/L(NH4)2HPO4水溶液中,同时在溶胶-凝胶里面加入Ca(OH)2溶液,保持体系p H值为10,快速搅拌反应4 h后,将产品放入到40℃烘箱中过夜,得到的凝胶依次在400℃、750℃、1 200℃烧结2 h后得到半径为1.3 nm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30 min,得到无色透明的溶胶,把所制AAO模板浸入该溶胶中60 min后取出,真空干燥24 h,将之放于马弗炉中缓慢升温至600℃,恒温5 h,自然冷却至室温,制备的羟基磷灰石纳米线直径约为50 nm、长度达20μm.黄龙全[3]等将0.25 mol CaO研磨成细小粉末过300目筛,加入到450 mL蒸馏水中,充分搅拌.将0.15 mol的 H3PO4用50 mL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 HA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2.5 h得到羟基磷灰石粉体,颗粒直径为30 nm.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 HAP中Ca/P摩尔比应接近1.67,用转速为300 r/min磁力搅拌充分搅拌一定体积的0.25 mol/L Ca(NO3)2·4H2O溶液,并缓慢滴加20%的氨水溶液,调节Ca(NO3)2·4H2O溶液的p H值;当p H值达到10～11时,开始滴加0.15 mol/L(N H4)2HPO4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p H值不变,滴加完毕后,连续搅拌2 h.反应完毕后,在常温常压下陈化处理5 h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1 h,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 Kijima[5]研究组将Ca(NO3)2,KH2PO4,C12(EO)9,Tween 60,HNO3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48 h后得到条状的nHA,在此过程中,Tween 60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nHA之间,阻止颗粒团聚长大.产生颗粒在500℃烧结5 h,得到颗粒直径为4～20 nm,比表面积高达364 m2·g-1的纳米材料.Kim等[6]将500 mL 1.0 mol/L Ca(OH)2悬浮液和500 mL 0.6 mol/L H3PO4溶液,在25℃时直接混合反应得到nHA颗粒,在此过程中首先生成中间体CaHPO4·2H2O,之后中间体再慢慢转换为nHA,完全转换需要5 d.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0.024 mol的K2HPO4·3H2O和 0.024 mol的十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)加入到100 mL去离子水中,加热到50℃溶解,加入1 mol/L的 KOH 来调整体系p H值为12,搅拌2 h,同时,把60 mL 0.04 mol 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12～24 h,得到长径比不同的纳米棒.Zhang等[8]将2 mmol Ca(NO3)2·4H2O,0.2g CTAB,用适量去离子水溶解,并用一定量的 HNO3(或氨水)调整体系p H值为4.0～9.0得到20 mL溶液1,另外又在15 mL去离子水中加入2 mmol柠檬酸钠和1.2 mmol(NH4)2HPO4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20 min,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24 h.结果显示在不同p H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0.281 0 g Ca(NO3)2和0.092 4 g(NH4)2HPO4混合于70 mL p H值为7.5(用氨水调节)的去离子水中;同时将等量的Ca(NO3)2和(NH4)2HPO4混合于70 mL p H值为10.5的去离子水中,分别搅拌10 min后离心分离.将p H值为7.5条件下所得沉淀物分散于p H值为10.5的水溶液中,再将重新混合后的悬浮液倒入100 mL高压反应釜中,于180℃条件下水热处理10 h.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10 h,制得的HA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50 L 1.1 mol/L NH4H2PO4溶液与同样体积的2.7 mol/L Ca(NO3)2溶液混合后剧烈搅拌30 min得到白色的CaHPO4·H2O沉淀,过滤,在60℃和250℃烘干24 h得到 CaHPO4.在70℃时将0.4 g CaHPO4加入到40 L水中,用NH3·H2O或NaOH调整p H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p H值为7,在室温下反应12 h,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,p H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)2·4H2O(1.67 mol)和 (NH4)2HPO4(1 mol)加入到十二胺(0.2 mol),乙醇(10 mol),庚烷 (2 mol)和水 (600 mol)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p H=9时,得到纳米带宽度为1.37 nm,在p H=7时,纳米球直径为55～60 nm.周琰春等[13]将60 mL 3 mmol·L-1的Na2HPO4和3 mL 0.09 mol·L-1的CTAB 溶于200 mL三次蒸馏水中,用1 mol·L-1NH3·H2O调节溶液p H值为9～10,在20℃下磁力搅拌30 min,然后滴加5 mmol·L-1的CaCl2溶液60 mL,得到乳白色溶胶,反应过程中随时用N H3·H2O调节溶液维持p H值在9～10之间,反应继续陈化24 h,此过程一直伴随搅拌.反应完成后,用0.22μm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CTAB为止.将清洗干净的沉淀放置在45℃的真空烘箱中烘干,得到nHA是形貌均匀、成分单一、直径约20 nm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p H 值,制备了晶化的片状nHA.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CaHPO4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25 nm,比表面积为76.06 m2/g.2.1 癌症治疗nHA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nHA表面存在大量的悬空键,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,nHA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nHA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MTT法研究发现:棒状和椭球状nHA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nHA放在一起培养,通过MTT 法、荧光显微镜、流式细胞仪表征研究,发现nHA可以阻止肝癌细胞的增殖,引起癌细胞的凋亡,并且nHA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,nHA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-79 01细胞的凋亡来阻止细胞增殖. Bauer[19]等发现肝癌细胞对nHA的吸收是通过网格蛋白介导的内吞作用完成,nHA对肝癌细胞作用是由于nHA团聚体阻塞了细胞内涵体或在nHA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60～80 nm、直径约为10～20 nm的nHA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nHA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.Tomoda等[21]研究发现,nHA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nHA颗粒表面也有一定的吸附.Kandori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nHA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 HA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.Itokazu[25]报道ADM-HA作用骨肉瘤细胞效果较好,且 HA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nHA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.Ferraz[27]等用海藻酸钠/nHA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/nHA复合微球担载药物双氯芬酸和缓释效果进行研究,发现nHA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8 h.Talal等[29]研究发现 HA-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96 h,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nHA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nHA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nHA的物理、化学及生物性能取决于其晶型结构和组成,所以在nHA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nHA中可形成置换式固溶体,nHA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ZnHA对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、乳酸杆菌的抑菌率均高于nHA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nHA工艺中掺入锶盐,制得掺锶nHA,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HA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.Ahn等[34]为提高nHA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20 nm的掺杂铽的nHA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nHA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nHA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,nHA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188 MPa增至323 MPa,同时nHA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nHA悬浊液与丝素蛋白(SF)溶液采用同轴共纺法制备nHA(芯部)/SF(皮层)双组分电纺纤维,并分别以SF电纺纤维、SF/HA复合纤维和SF/HA“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p H为10制备出 HA/CS纳米复合材料,羟基磷灰石颗粒直径约为20～30 nm,长约100 nm.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67.8 MPa,压缩强度为47.8 MPa,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100 nm的nHA混合制备成的微球孔径为86～145μm,压缩模量达到46～81 MPa,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nHA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.Reverchon[42]等用超临界CO2法制备了nHA/聚乳酸复合材料,孔隙率超过90%,最大的压缩模量达到123 kPa,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,Wen[43]等人在硅橡胶材料中引入nHA,很好地克服了上述问题,当nHA含量在50%时能达到最好的机械性能,改善了其使用效果.综上所述,随着纳米材料在医学领域中的应用日益广泛,nHA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,nHA会越来越多地应用于生物医学领域.【相关文献】[1]Kuriakose T A,Kalkura N,Palanichamy M,et al.Synthesis of stoichiometric nano crystalline hydroxyapatite by ethanolbased sol-gel technique at low temperature[J].J Cryst Growth,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]Uota M,Arakawa H,Kitamura N,et al.Synthesis of high surface area hydroxyapatite nanoparticles by mixed surfactantmediated approach[J].L angmuir,2005,21(10):4724-4728.[6]Kim D,Cho I S,Kim J Y,et al.Simple large-scale synthesis of hydroxyapatite nanoparticles:In situ observation of crystallization process[J].L angmuir,2010,26(1):384-388.[7]Wang YJ,Zhang S H,Wei K,et al.Hydrothermal synthesis of hydroxyapatite nanopowders using cationic surfactant as a template[J].Mater Lett,2006,60:1484-1487.[8]Zhang C M,Yang J,Quan Z W,et al.Hydroxyapatite nano-and microcrystals with multiform morphologies:controllable synthesis and luminescence properties[J].Cryst Growth Des,2009,9(6):2725-2733.[9]梁琼,韩冬梅,顾福博,等.水热重结晶法制备羟基磷灰石纳米棒[J].无机化学学报,2007,23(1):86-90.[10]Ito H,Oaki Y,Imai H.Selective synthesis of various nanoscale morphologies of hydroxyapatiteviaan intermediate phase[J].Cryst Growth Des,2008,8(3):1055-1059. 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羟基磷灰石医用材料
摘要：
一、羟基磷灰石医用材料的背景和定义
二、羟基磷灰石的医用特性
三、羟基磷灰石在医疗领域的应用
四、羟基磷灰石医用材料的发展前景
正文：
羟基磷灰石医用材料是一种广泛应用于医疗领域的无机非金属材料，具有良好的生物相容性和生物活性。

它主要由钙、磷、氢氧根离子等组成，能够与人体组织实现化学键性结合，对缺损组织具有修复和再生作用。

羟基磷灰石的医用特性主要表现在以下几个方面：
1.良好的生物相容性：羟基磷灰石与人体组织接触后，不会引起明显的组织反应，可以安全地用于人体内部。

2.生物活性：羟基磷灰石可以与人体骨骼中的羟基磷灰石晶体相互溶解，促进骨组织的修复和再生。

3.降解性：羟基磷灰石在体内具有一定的溶解度，可以随着时间逐渐降解，对人体无害。

羟基磷灰石在医疗领域有广泛的应用，主要包括以下几个方面：
1.骨科应用：羟基磷灰石可以用于骨缺损、骨折、骨肿瘤等骨病治疗的修复和再生，促进骨组织愈合。

2.口腔科应用：羟基磷灰石具有良好的生物相容性和生物活性，可以用于
制作人工骨、牙科种植体等口腔修复材料。

3.整形外科应用：羟基磷灰石微球可以用于填充和修复皮肤、软组织缺损，改善皮肤外观。

4.药物载体：羟基磷灰石可以作为药物载体，提高药物的稳定性和生物利用度。

随着科技的发展，羟基磷灰石医用材料在医疗领域的应用将越来越广泛。

未来，研究人员将继续优化羟基磷灰石材料的制备工艺，提高其性能，拓展其在医疗领域的应用范围。