磷灰石陶瓷以磷灰石類礦物為原料所製成的陶瓷的總稱。天然磷灰石成分為Ca5(PO4)3F，六方晶系，屬Pb3/m空間群，以長柱狀、短柱狀或片狀存在。硬度5，密度3.189/cm3。Ca可為Sr、Mn、Fe、Pb所置換，P可為As所置換，F可為Cl、OH所置換；可形成Ba5(PO4)3OH、Cd5(PO4)3OH、Eu5(PO4)3OH等，用作生體無機材料。
基本介紹
- 中文名：磷灰石陶瓷
- 外文名：apatite ceramics
- 成分：Ca5(PO4)3F
- 晶系：六方晶系
- 空間群：Pb3/m空間群
- 存在形式：長柱狀、短柱狀或片狀存在
背景介紹,對人體的作用,特點與套用,HA粉末的製備方法,
背景介紹
人體骨骼主要有松質骨和密質骨兩種。松質骨的結構為三維的骨小梁框架，密質骨由骨板緊密排列而成，骨板是由骨膠纖維規律的排列且與無機成分和基質緊密結合構成的。骨是最複雜的生物礦化系統之一，其無機成分主要為羥基磷灰石。可以說，人體骨組織就是由微晶HA與膠原蛋白纖維在三維空問上相互絞合纏繞形成的幾何體。但是，骨中還發現含有雜質離子，其中碳酸根的含量較高，它可以取代氫氧根或者磷酸根的位置而成為碳酸磷灰石。
對人體的作用
羥基磷灰石屬生物活性材料，植入人體後對組織無刺激和排斥作用，而且能夠傳導骨生長，因而HA被用做骨缺損的充填材料，為新骨的形成提供支架，發揮其骨傳導作用，是理想的硬組織替代材料。羥基磷灰石理論組成為[Ga10(PO4)6(OH)2]，Ca/P摩爾比例為1.67，羥基磷灰石的結構為P63/m空間群的六方晶系。HA的密度為3.1～3.2 g/cm3，折射率為1.64～1.65，莫氏硬度為5，微溶於水，呈弱鹼性(pH-7～9)，易溶於酸而難溶於鹼。
特點與套用
HA具有良好的生物活性和組織相容性，生物安全性較高，植入人體後不會引起機體的排斥反應，並且能與骨組織形成強有力的化學結合。在植入骨組織後能誘導未分化間充質細胞分化成成骨細胞，成骨細胞直接附著在HA表面生長和增殖，加速新骨的形成，新骨的形成同時可以有效地抑制骨吸收。另外，納米HA還可作為藥物載體，主要是以納米羥基磷灰石顆粒作為藥物載體，提高藥物在生物膜中的透過性,有利於藥物透皮吸收並發揮其在細胞內的藥效。HA作為藥物載體主要是因為羥基磷灰石納米粒子粒徑小、比表面積大,在其表面能夠提供更多的結合位點而提高吸附性能，表現出明顯的納米效應。羥基磷灰石納米粒子的這些特性決定了它與藥物之間相互吸附的基礎。其次是因為納米HA有較好的生物相容性，同時納米HA在製備過程中很方便引人其他元素，特別是放射性元素，這樣大大提高了納米HA的用途。實驗發現，納米羥基磷灰石微晶對癌細胞的生長具有抑制作用，納米HA微晶聚集在腫瘤細胞表面，使得腫瘤細胞周圍Ca2+濃度異常高，導致腫瘤細胞萎縮、變形、死亡；同時，粒徑小於細胞膜孔尺度的HA微晶也可以進入細胞內部，直接與細胞質、細胞核發生作用。兩種方式綜合作用使羥基磷灰石微晶抑制了腫瘤細胞DNA合成，從而抑制腫瘤細胞的增殖。
HA粉末的製備方法
溶膠一凝膠法是近些年才發展起來的新方法，是將醇鹽溶解於有機溶劑中，通過加入蒸餾水使醇鹽水解、聚合，形成溶膠，隨著水的加入溶膠轉變為凝膠，凝膠在真空狀態下乾燥，得到疏鬆的乾凝膠，再將乾凝膠作高溫煅燒處理，即可得到粉體。溶膠一凝膠法製備HA是向Ca(NO3)2溶液中按比例滴加(NH4)2HPO4溶液，在兩種溶液混合後，溶液的pH值會有一定的下降。為了保證溶液的鹼性環境，可以向混合液中滴加氨水，維持溶液的pH值在10.0～10.5的範圍內。滴加完畢後，需要強力攪拌反應一段時間，然後靜置陳化。去除溶液上層的清液，離心分離並先後用去離子水和無水乙醇清洗至溶液呈中性。將清洗後的濾餅在90℃乾燥並研磨成粉，最後將粉末在700℃條件下煅燒後粉碎即得HA粉末。
