羥基磷灰石晶習(xí)及降解特性的研究.pdf

1、羥基磷灰石(HAP)是人體和動(dòng)物骨骼的主要無(wú)機(jī)成分，近二十多年來(lái)，接近或類(lèi)似于自然骨成分的無(wú)機(jī)生物醫(yī)用材料的研究極其活躍，其中特別重視的是與骨組織生物相容性最好的HAP活性材料的研究。HAP在不同的生長(zhǎng)環(huán)境下能夠結(jié)晶形成多種形態(tài)，從而可以發(fā)揮其不同的性能。鑒于HAP結(jié)晶形態(tài)的重要性，本文從理論角度出發(fā)，研究了HAP在真空狀態(tài)下的結(jié)晶形態(tài)以及環(huán)境因素對(duì)HAP晶習(xí)的影響。 晶體外觀(guān)的平衡形態(tài)可以由各個(gè)晶面的表面自由能準(zhǔn)確的計(jì)算出來(lái)，

2、但是它的生長(zhǎng)形態(tài)卻由難以預(yù)測(cè)的動(dòng)力學(xué)因素控制著。因此，本文從結(jié)晶過(guò)程最基本、最簡(jiǎn)單的情況開(kāi)始，首先研究自由生長(zhǎng)體系下單個(gè)晶體的晶習(xí)。由于晶體的最終形態(tài)與各個(gè)晶面的相對(duì)生長(zhǎng)速率Rrelhkl有關(guān)，所以對(duì)晶習(xí)的模擬實(shí)際上就是對(duì)各個(gè)晶面的相對(duì)生長(zhǎng)速率的求解。本文分別采用BFDH模型及AE模型對(duì)HAP的理論形態(tài)進(jìn)行了預(yù)測(cè)。其中，BFDH模型的計(jì)算較簡(jiǎn)單，但結(jié)果與實(shí)際晶習(xí)相差較大；AE模型得到的理論晶習(xí)與實(shí)際HAP晶習(xí)比較接近。 在上述理

3、論計(jì)算的基礎(chǔ)上，本文研究了環(huán)境因素對(duì)HAP晶習(xí)的影響。利用分子動(dòng)力學(xué)方法模擬了檸檬酸、細(xì)菌纖維素及氫離子在HAP晶面的吸附過(guò)程，并計(jì)算了其與晶面的相互作用能，據(jù)此預(yù)測(cè)了這些因素對(duì)HAP晶習(xí)的影響。計(jì)算結(jié)果表明：檸檬酸及細(xì)菌纖維素與。HAP各晶面產(chǎn)生很強(qiáng)的相互作用，能抑制了各晶面的生長(zhǎng)，其中與HAP(100)晶面的結(jié)合能明顯高于其它晶面，因此，對(duì)(100)晶面的抑制作用最強(qiáng)，在檸檬酸添加劑及細(xì)菌纖維素的調(diào)控作用下，HAP將沿著(001)方

4、向生長(zhǎng)。氫離子在HAP各晶面的吸附作用改變了HAP各晶面的形貌重要性，使HAP(001)面成為更重要晶面，HAP晶體將沿著a軸或b軸快速生長(zhǎng)。 HAP作為植入體內(nèi)的骨修復(fù)材料，其降解特性對(duì)其臨床應(yīng)用效果的好壞起到關(guān)鍵作用，由于降解過(guò)程的復(fù)雜性，對(duì)HAP的降解機(jī)理尚為明了。本文采用分子動(dòng)力學(xué)方法研究了HAP在水分子層作用下的降解行為，計(jì)算結(jié)果顯示HAP的降解主要由表面羥基及鈣離子的溶出引起。此外，通過(guò)能量計(jì)算比較了無(wú)定形HAP與結(jié)