中國粉體網(wǎng)訊 在自然界中，存在許多性能優(yōu)異的生物礦物，這些生物礦物大多數(shù)組成簡(jiǎn)單，但具有高度的結(jié)構(gòu)組織性，以及良好的強(qiáng)度，硬度。其中作為人體硬組織的主要無機(jī)成分的羥基磷灰石(hydroxyapatite，HA)，以其優(yōu)良的生物相容性，生物活性，生物傳導(dǎo)性等受到生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的廣泛關(guān)注。
羥基磷灰石
HA的晶系為六方晶系，屬于P63/m空間群，晶胞參數(shù)a=b=0.943nm，c=0.688nm�；瘜W(xué)組成為Ca10(PO4)6(OH)2，單晶胞中含有10個(gè)Ca2+，根據(jù)其位置可分為Ca（Ⅰ）和Ca（Ⅱ），其中4個(gè)Ca（Ⅰ）位于6個(gè)PO43-的兩個(gè)氧原子之間，剩余6個(gè)Ca（Ⅱ）則與PO43-中的其余6個(gè)氧原子相連，OH-則位于Ca2+和PO43-形成的平面的四周。
羥基磷灰石的晶體結(jié)構(gòu)
HA的Ca/P理論比值為1.67，但受實(shí)際制備過程影響，真正組成十分復(fù)雜。HA能夠微溶于水，顯弱堿性，在酸中溶解度較高，但難溶于堿。具有較強(qiáng)的離子交換能力，其中鈣離子經(jīng)常被Cd2+、Hg2+以及Sr2+、Ba2+等離子交換；OH-可以被F-、Cl-等鹵素離子快速交換。同時(shí)含有羥基的氨基酸、有機(jī)酸以及蛋白質(zhì)等也容易與HA發(fā)生反應(yīng)。
羥基磷灰石的性質(zhì)及應(yīng)用
羥基磷灰石由于本身良好的生物降解性、生物相容性、生物活性并且安全無毒；同時(shí)具有高強(qiáng)度、骨傳導(dǎo)、耐高溫、鐵電和催化活性等諸多優(yōu)異的性能，發(fā)展前景極其光明。羥基磷灰石的性能還在不斷地探索和開發(fā)，這有利于進(jìn)一步研發(fā)出結(jié)構(gòu)和性能優(yōu)異的羥基磷灰石材料，拓展其應(yīng)用范圍。
（1）藥物遞送載體和腫瘤治療
羥基磷灰石對(duì)部分藥物有較高的加載能力，且本身具有良好的生物相容性和生物降解性，因此具有作為藥物載體的潛力。尤其改性羥基磷灰石作為藥物載體劑，可以應(yīng)用于骨相關(guān)疾病、抗生素載體、抗炎、致癌藥、醫(yī)學(xué)影像、蛋白質(zhì)遞送劑等不同疾病中�；诹u基磷灰石和羥基磷灰石復(fù)合納米結(jié)構(gòu)的藥物遞送系統(tǒng)的開創(chuàng)性進(jìn)展，預(yù)示著其未來良好的發(fā)展。
（2）硬組織修復(fù)材料
羥基磷灰石和骨骼中的無機(jī)成分高度接近，有著優(yōu)異的生物降解性、骨傳導(dǎo)性、生物相容性以及骨誘導(dǎo)性，因此是最受歡迎的骨替代材料之一。Yu等人以負(fù)載硅酸鎂的羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線作為制備骨缺損修復(fù)支架羥基磷灰石納米線@硅酸鎂納米片（HApNW@MS）核殼多孔分級(jí)納米復(fù)合材料（納米刷）的原料，該支架不僅能促進(jìn)大鼠骨髓源性間充質(zhì)干細(xì)胞的附著和生長(zhǎng)，而且能夠誘導(dǎo)rBMSCs血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子基因、成骨分化相關(guān)基因的表達(dá)。另外，該支架可以顯著促進(jìn)體內(nèi)骨再生。
羥基磷灰石中的Ca2+、PO43-和OH-可以被其它原子取代而不改變晶體結(jié)構(gòu)，摻雜各種離子的改性納米結(jié)構(gòu)羥基磷灰石在骨科應(yīng)用有關(guān)的生物相容性都有所提高。純羥基磷灰石支架脆性大，對(duì)血管化和骨誘導(dǎo)作用不足，研究表明改性羥基磷灰石在促進(jìn)骨再生修復(fù)方向極具應(yīng)用潛力以及發(fā)展前景。
（3）穿皮器件及軟組織修復(fù)
羥基磷灰石憑借其良好的生物相容性、高度的溶解性，植入體內(nèi)后能與組織在界面上形成化學(xué)鍵性結(jié)合，不僅安全、無毒，還能傳導(dǎo)骨生長(zhǎng)，是典型生物活性陶瓷材料。當(dāng)羥基磷灰石用作穿皮種植時(shí)，能夠與上皮組織進(jìn)行密和，防止細(xì)菌感染和炎癥。將羥基磷灰石植入肌肉或韌帶等軟組織中，微毛細(xì)管和無炎性細(xì)胞不復(fù)存在。
（4）生物診斷和生物檢測(cè)
在生物診斷和生物檢測(cè)中，細(xì)胞和活體的熒光成像具有重要的作用。羥基磷灰石的納米顆粒組成相對(duì)簡(jiǎn)單，在具體合成中能夠吸入有機(jī)熒光分子和部分發(fā)光基因，同時(shí)，羥基磷灰石也是常用的生物成像試劑之一，可以用于生物診斷和生物檢測(cè)中。
（5）催化劑
改性羥基磷灰石是一種可以根據(jù)不同制備方式而具有不同性質(zhì)滿足在不同領(lǐng)域，特別是多相催化領(lǐng)域的控制孔隙度或分層結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)需求的材料，而被廣泛運(yùn)用，從而引起了人們的極大興趣。羥基磷灰石結(jié)構(gòu)的特殊性在于它能夠接受大量的陰離子和陽離子取代基，并且能夠形成固溶體，從而使改性羥基磷灰石適用于不同的應(yīng)用。
（6）隔熱阻燃材料
羥基磷灰石的熔點(diǎn)高達(dá)1650℃，且熱導(dǎo)率較低，因此在隔熱阻燃等領(lǐng)域的應(yīng)用潛力十分突出。近年來，Lu等人研發(fā)了一種由羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線制成的高柔性、不可燃的羥基磷灰石紙。該紙可用于印刷和書寫，有望永久、安全的存儲(chǔ)檔案和重要文件等信息。
（7）生物涂層材料
羥基磷灰石與天然骨組織的生物相容性極佳，因此被認(rèn)為是高分子和金屬生物材料中最理想的涂層材料。由于羥基磷灰石涂層的生物相容性和骨結(jié)合性性能都得到了增強(qiáng)，因此被廣泛應(yīng)用于直接植入骨骼上的生物醫(yī)學(xué)設(shè)備。盡管目前已經(jīng)研發(fā)羥基磷灰石涂層工藝技術(shù)，但其應(yīng)用發(fā)展仍被耗費(fèi)時(shí)的羥基磷灰石合成以及額外多余的涂層工藝所束縛。
（8）光學(xué)應(yīng)用
證件、文件和鈔票等一系列的造假是全世界都關(guān)注的問題。Yang等人研發(fā)了一種具有防水保溫、耐火、發(fā)光等優(yōu)良性能，并且具有防偽應(yīng)用的新型超長(zhǎng)羥基磷灰石納米線基紙。用其制作的產(chǎn)品往往具有獨(dú)特的性能，如高柔韌性、良好的可加工性、書寫印刷能力、可調(diào)諧發(fā)射色、防水性、耐火性等。此外，一些在正常環(huán)境光下看不到，但在紫外光照射下能夠發(fā)光的設(shè)計(jì)良好的圖形能夠鑲嵌到紙張中。
（9）水處理
羥基磷灰石具有吸附和離子交換能力，它可以用于污水中染料分子和重金屬/有害離子的吸附。Zhang等人以超長(zhǎng)羥基磷灰石納米線和具有優(yōu)良過濾和吸附性能的纖維素纖維為基礎(chǔ)，開發(fā)了一種新型的環(huán)境友好型濾紙，用于高性能凈水。
（10）高溫質(zhì)子導(dǎo)體
六方相羥基磷灰石具有質(zhì)子導(dǎo)電性，在高溫下，其羥基質(zhì)子能夠沿著c軸移動(dòng)。Liu等人通過電化學(xué)沉積羥基磷灰石晶種，在晶種層上進(jìn)行二次水熱晶化，以促進(jìn)c軸與基片正常生長(zhǎng)，在晶種層上進(jìn)行三次水熱晶化，以促進(jìn)a軸生長(zhǎng)，以填補(bǔ)定向晶之間的空隙。由于質(zhì)子主要沿著羥基磷灰石晶體的c軸方向輸運(yùn)，因此與跨膜厚度的晶疇的c軸取向顯著增強(qiáng)了質(zhì)子的傳導(dǎo)。
（11）其它電性能相關(guān)材料
天然形態(tài)的羥基磷灰石納米晶是骨的主要成分——一種已知的壓電材料。合成羥基磷灰石由于與天然骨結(jié)合牢固，被廣泛應(yīng)用于植骨和假肢熱釋電涂層中。納米晶合成羥基磷灰石薄膜最近被發(fā)現(xiàn)具有很強(qiáng)的壓電性和熱釋電性。羥基磷灰石上的電荷影響細(xì)胞活性，這一現(xiàn)象可轉(zhuǎn)化為臨床相關(guān)的多孔支架結(jié)構(gòu)，證明了對(duì)臨床使用的生物材料如羥基磷灰石的改進(jìn)對(duì)患者有潛在的益處。
小結(jié)：
羥基磷灰石作為人體硬組織的主要無機(jī)成分，理論上是最適合人體骨組織修復(fù)替代材料，因此一直受到骨替代材料研究專家的關(guān)注。目前國內(nèi)外關(guān)于羥基磷灰石的研究探索，集中在磁共振、治療藥物的控制釋放、細(xì)胞分離、生物成像和熱療等領(lǐng)域的潛在作用，以及它在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的重要性，特別是在新興領(lǐng)域，如植入物，藥物釋放，復(fù)合材料，涂層和陶瓷材料等領(lǐng)域。
參考來源：
1、胡元笛.羥基磷灰石成骨-抗菌載藥體系的構(gòu)建及性能研究
2、楊志杰.羥基磷灰石納米藥物靶向遞送系統(tǒng)的制備與體外活性評(píng)價(jià)
3、劉長(zhǎng)旻.多孔材料羥基磷灰石對(duì)維生素C的穩(wěn)定作用研究
4、何磊.無機(jī)微量元素改性磷灰石的制備及其生物學(xué)評(píng)價(jià)
5、吳昭輝，翁繼武.羥基磷灰石陶瓷的電學(xué)性能研究
6、張文毓.生物陶瓷材料的研究與應(yīng)用
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/青黎）
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