磷灰石陶瓷

磷灰石陶瓷以磷灰石类矿物为原料所制成的陶瓷的总称。天然磷灰石成分为Ca5(PO4)3F，六方晶系，属Pb3/m空间群，以长柱状、短柱状或片状存在。硬度5，密度3.189/cm3。Ca可为Sr、Mn、Fe、Pb所置换，P可为As所置换，F可为Cl、OH所置换；可形成Ba5(PO4)3OH、Cd5(PO4)3OH、Eu5(PO4)3OH等，用作生体无机材料。

背景介绍人体骨骼主要有松质骨和密质骨两种。松质骨的结构为三维的骨小梁框架，密质骨由骨板紧密排列而成，骨板是由骨胶纤维规律的排列且与无机成分和基质紧密结合构成的。骨是最复杂的生物矿化系统之一，其无机成分主要为羟基磷灰石。可以说，人体骨组织就是由微晶HA与胶原蛋白纤维在三维空问上相互绞合缠绕形成的几何体。但是，骨中还发现含有杂质离子，其中碳酸根的含量较高，它可以取代氢氧根或者磷酸根的位置而成为碳酸磷灰石。1

对人体的作用羟基磷灰石属生物活性材料，植入人体后对组织无刺激和排斥作用，而且能够传导骨生长，因而HA被用做骨缺损的充填材料，为新骨的形成提供支架，发挥其骨传导作用，是理想的硬组织替代材料。羟基磷灰石理论组成为[Ga10(PO4)6(OH)2]，Ca/P摩尔比例为1.67，羟基磷灰石的结构为P63/m空间群的六方晶系。HA的密度为3.1～3.2 g/cm3，折射率为1.64～1.65，莫氏硬度为5，微溶于水，呈弱碱性(pH-7～9)，易溶于酸而难溶于碱。1

特点与应用HA具有良好的生物活性和组织相容性，生物安全性较高，植入人体后不会引起机体的排斥反应，并且能与骨组织形成强有力的化学结合。在植入骨组织后能诱导未分化间充质细胞分化成成骨细胞，成骨细胞直接附着在HA表面生长和增殖，加速新骨的形成，新骨的形成同时可以有效地抑制骨吸收。另外，纳米HA还可作为药物载体，主要是以纳米羟基磷灰石颗粒作为药物载体，提高药物在生物膜中的透过性,有利于药物透皮吸收并发挥其在细胞内的药效。HA作为药物载体主要是因为羟基磷灰石纳米粒子粒径小、比表面积大,在其表面能够提供更多的结合位点而提高吸附性能，表现出明显的纳米效应。羟基磷灰石纳米粒子的这些特性决定了它与药物之间相互吸附的基础。其次是因为纳米HA有较好的生物相容性，同时纳米HA在制备过程中很方便引人其他元素，特别是放射性元素，这样大大提高了纳米HA的用途。实验发现，纳米羟基磷灰石微晶对癌细胞的生长具有抑制作用，纳米HA微晶聚集在肿瘤细胞表面，使得肿瘤细胞周围Ca2+浓度异常高，导致肿瘤细胞萎缩、变形、死亡；同时，粒径小于细胞膜孔尺度的HA微晶也可以进入细胞内部，直接与细胞质、细胞核发生作用。两种方式综合作用使羟基磷灰石微晶抑制了肿瘤细胞DNA合成，从而抑制肿瘤细胞的增殖。1

HA粉末的制备方法溶胶一凝胶法是近些年才发展起来的新方法，是将醇盐溶解于有机溶剂中，通过加入蒸馏水使醇盐水解、聚合，形成溶胶，随着水的加入溶胶转变为凝胶，凝胶在真空状态下干燥，得到疏松的干凝胶，再将干凝胶作高温煅烧处理，即可得到粉体。溶胶一凝胶法制备HA是向Ca(NO3)2溶液中按比例滴加(NH4)2HPO4溶液，在两种溶液混合后，溶液的pH值会有一定的下降。为了保证溶液的碱性环境，可以向混合液中滴加氨水，维持溶液的pH值在10.0～10.5的范围内。滴加完毕后，需要强力搅拌反应一段时间，然后静置陈化。去除溶液上层的清液，离心分离并先后用去离子水和无水乙醇清洗至溶液呈中性。将清洗后的滤饼在90℃干燥并研磨成粉，最后将粉末在700℃条件下煅烧后粉碎即得HA粉末。2

本词条内容贡献者为:

侯传涛 - 副教授 - 青岛大学