磷酸鈣生物材料的形貌調(diào)控及其性能研究.pdf

1、磷酸鈣材料具有良好的生物活性和生物相容性，是骨組織工程中最理想的生物材料。磷酸鈣材料的可控制備是一個(gè)很受關(guān)注的課題，因?yàn)榱姿徕}晶體的尺寸大小、形狀和成分組成在生物反應(yīng)中有著至關(guān)重要的作用。本研究在不添加任何有機(jī)相、不借助任何表面活性劑或模板的條件下，通過水熱法合成了磷酸鈣微球和納米線，探究了反應(yīng)條件對磷酸鈣晶體生長的影響，并考察了其藥物的負(fù)載及釋放性能。
　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，我們可以通過改變形核溫度、pH值、水熱反應(yīng)溫度和水熱反應(yīng)時(shí)

2、間來控制得到的磷酸鈣晶體的尺寸大小、形貌和成分組成。隨著反應(yīng)時(shí)間的延長，所得晶體的化學(xué)成分普遍經(jīng)歷了從二水磷酸氫鈣到無水磷酸氫鈣，再到羥基磷灰石的轉(zhuǎn)化過程。研究表明，在水熱反應(yīng)之前進(jìn)行的預(yù)冷溫度和形核溫度對磷酸鈣晶體的生長具有關(guān)鍵性作用。在特定的反應(yīng)條件下，主要有兩種典型形貌的產(chǎn)物產(chǎn)生，即微球和納米線。另外，本研究也探索討論了晶體的生長機(jī)制。體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明磷酸鈣微球和納米線都能有效地促進(jìn)成骨細(xì)胞增殖，這賦予了它們有趣的骨修復(fù)潛力。

3、這個(gè)發(fā)現(xiàn)對于發(fā)展適用于骨組織工程的優(yōu)良材料具有重要意義。具體的研究內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)結(jié)論概括如下:
　　1.磷酸鈣微球的制備及其生長機(jī)理研究
　　采用簡單的水熱法，用磷酸氫二鈉為鈉源，氯化鈣為鈣源，以Ca/P=5∶3的比例在單純的水溶液中進(jìn)行反應(yīng)，通過調(diào)控形核溫度、pH值、水熱反應(yīng)溫度和水熱反應(yīng)時(shí)間等影響因素，在形核溫度4℃，pH=4.5，水熱反應(yīng)溫度140℃的條件下制備得到了主要成分為磷酸氫鈣和羥基磷灰石、由納米棒組裝成的磷酸鈣微

4、球。另外，機(jī)理研究發(fā)現(xiàn)，磷酸鈣微球的基本結(jié)構(gòu)在水熱反應(yīng)1.5h內(nèi)即已形成，期間經(jīng)歷了溶解再結(jié)晶的過程，微球最后的形成是奧斯特瓦爾德熟化機(jī)制。微球的形成是從前驅(qū)體的厚片重結(jié)晶為相互連結(jié)的薄片，之后薄片自組裝成球狀，然后經(jīng)過進(jìn)一步熟化進(jìn)而連結(jié)的薄片逐漸轉(zhuǎn)變成針狀，形成最終的納米針組裝微球。隨著水熱時(shí)間的延長，磷酸鈣微球分別經(jīng)歷了從二水磷酸氫鈣到磷酸氫鈣，再到羥基磷灰石的成分轉(zhuǎn)變過程。
　　2.磷酸鈣納米線的制備及其生長機(jī)理研究

5、　　采用水熱法，用磷酸氫二鈉和氯化鈣作為原料，以Ca/P=5∶3的比例在單純的水溶液中進(jìn)行反應(yīng)，通過調(diào)控形核溫度、pH值、水熱反應(yīng)溫度和水熱反應(yīng)時(shí)間等影響因素，在形核溫度15℃，pH=4.5，水熱反應(yīng)溫度140℃的條件下制備得到了主要成分為磷酸氫鈣和羥基磷灰石的磷酸鈣納米線。由此可知，形核溫度在產(chǎn)物形成過程中起到了關(guān)鍵性作用。機(jī)理研究表明，磷酸鈣納米線的大致形貌在水熱反應(yīng)1h內(nèi)即已形成，期間經(jīng)歷了溶解再結(jié)晶的過程，納米線的晶體長大遵循定

6、向粘附機(jī)制。通過縮短水熱反應(yīng)時(shí)間，發(fā)現(xiàn)納米線的形成是從最開始的前驅(qū)體薄片重結(jié)晶為納米針，然后納米針再逐漸長長成為納米線的晶體生長過程。同樣地，隨著水熱時(shí)間的延長，磷酸鈣納米線的形成過程也經(jīng)歷了從水磷酸氫鈣到磷酸氫鈣，再到羥基磷灰石的成分轉(zhuǎn)變過程。
　　3.磷酸鈣微球和磷酸鈣納米線的生物相容性及藥物釋放研究
　　體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)表明，磷酸鈣微球和納米線不僅沒有細(xì)胞毒性，而且能夠不同程度的促進(jìn)細(xì)胞增殖，尤其是磷酸鈣納米線對細(xì)胞增殖的