纳米羟基磷灰石的制备及其在医学领域的应用课件

纳米羟基磷灰石的制备及其在医学领域的应用漳州师范学院化学与环境科学系HA的简介在物理方向上的单独应用方法制备结论和展望在医学领域的应用测试表征羟基磷灰石（Hydroxyapatite，HA）是动物和人体骨骼的要无机矿物成分，具有良好的生物活性和生物相容性。当羟基磷灰石的尺寸达到纳米级时将现出一系列的独特性能，如具有较高的降解和可吸收性。研究表明：超细羟基磷灰石颗粒对多种癌细胞的生长具有抑制作用，而对正常细胞无影响。因此纳米羟基磷灰石的制备方法及应用研究已成为生物医学领域中一个非常重要的课题，引起国内外学者的广泛关注[4]1、HA简介1、羟基磷灰石简介羟基磷灰石晶体为六方晶系，属L6PC对称型和P63/m空间群，其结构为六角柱体，与C轴垂直的面是一个六边形，a、b轴夹角120°，晶胞参数a0=0.943~938nm，c0=0.688~0.686nm，单位晶胞含有10个Ca2+、6个PO43-和2个OH-。其中OH-位于晶胞的4个角上，10个Ca2+分别占据2种位置，4个Ca2+占据CaⅠ位置，即z=0和z=1/2位置各2个，该位置处于6个O组成的Ca-O八面体的中心。6个Ca2+处于CaⅡ位置，即z=1/4和z=3/4位置各有3个，位置处于3个O组成的三配位体中心,1、羟基磷灰石简介6个PO43-四配位体分别位于z=1/4和z=3/4的平面上，这些PO43-四面体的网络使得羟基磷灰石结构具有较好的稳定性，如图1[2]。纳米羟基磷灰石的制备方法纳米羟基磷灰石的制备方法有许多种，通常可分为湿法和干法。湿法包括沉淀法、水热法、溶胶-凝胶法、超声波合成法及微乳液法等。干法为固态反应法等[2]。二、制备方法

X射线衍射(XRD)测试条件为:铜靶Kα射线(λ=0.154nm)，管压40kV，管流200mA，扫描速5°/min，测量范围为10°～60°;傅立叶变换红外光谱:采用溴化钾压片法，分辨率4cm-1，扫描范围为400～4000cm-1;扫描电镜电子显微镜:将n-HA粉末喷金处理，在扫描电子显微镜进行观察并拍照。3.测试表征[3]3.测试表征[3]3430cm-1处的吸收峰是由氢键缔合的OH-伸缩振动峰，

566、604和1040cm-1处的强吸收峰源于PO43-基团振动引起的，而吸收峰的强度非常强。

1630和3640cm-1附近的吸收峰归属于HA表面吸附的水引起的，这可能是由于纳米HA表面容易吸收空气中的水分。值得注意的是，

图2(a)(b)中876cm-1处的吸收峰是PO42-造成的，1430cm-1附近出现了CO32-的吸收峰，表明CO32-进入了HA晶格，取代了HA晶格中的PO43-基团，图2不同搅拌速率下合成的HA粉末的FT-IR谱图。3.1谱图分析图3不同搅拌速率下合成的HA粉末的XRD谱图。

由图3可知，不同搅拌速率合成的HA的衍射图谱在衍射峰的位置和数量上基本一致，与标准谱图(CPDS0920432)对照表明生成的产物均为HA。不同搅拌速率下合成HA颗粒的平均结晶尺寸可用公式(1)计算，结果见表2。3.2最佳工艺条件下n-HA的表怔

反应温度控制在50～55℃，搅拌速率为2000r/min时所得产品冷冻干燥后的XRD和SEM结果见图4、图5。从图4可以看出各衍射峰已经基本没有重叠现象，衍射峰变得较为尖锐，峰形较强，也没有其它杂质的衍射峰出现。这说明此时粉体的结晶程度已经很高，晶型也很完善。图5n-HA粒子的SEM图

由图5可以看出采用冷冻干燥法避免了高温煅烧，得到了分散性较好的n-HA粉末，直径为20～25nm，长度75～80nm，其分散均匀，没有严重的团聚现象。(1)吸附及抑菌作用。抑制牙菌斑，预防龋齿。

(2)双重脱敏作用，有效防止牙本质过敏。

(3)再矿化及美白作用，修复受损牙釉质，恢复牙齿自然光泽。功效主要体现在：HAP粒子有良好的组织相容性、无毒、无免疫原，比表面积大，生物粘附性强且能结合和传递大分子药物吸附药物量大，能为药物载体系统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在细胞内的药效。同时因为其与人或动物的骨骼、牙齿成分相同，且不为胃肠液所解，在释放药物后可降解吸收或全部随粪便排出，此外，纳米羟基磷灰石在生成过程中很方便引入放射性元素，可用于癌细胞的灭活。5.1纳米羟基磷灰石作为药物载体5、纳米羟基磷灰石的在医学领域的应用[4]

纳米HAP可以作用于细胞膜，可增加细胞液中Ca2+的浓度。当肿瘤细胞外存在HAP等纳米粒子钙池时，其超强钙摄入能力可导致过多Ca2+摄入，出现毒性，从而抑制其生长;还可诱导细胞周期阻滞和凋亡，HAP使Bel-7402人肝癌细胞增殖阻滞G1期，阻断细胞周期的进展，导致肿瘤细胞胀亡；对端粒酶活性也有影响，纳米HAP有抑制肿瘤细胞的端粒酶基因的表达，下调端粒酶活性的作用。5.2纳米HAP的抗肿瘤机制

纳米羟基磷灰石与天然高分子复合生物材料，包括纳米羟基磷灰石与胶原、骨形态发生蛋白、多糖类材料进行的复合，因各天然高分子材料的特性不同，复合而成的生物材料也具有各自的特点。5.4纳米羟基磷灰石与天然高分子材料的生物复合

纳米羟基磷灰石还可与多种人工高分子生物材料进行复合。研究较多的人工高分子生物材料有:聚酰胺、聚酯、聚乙烯、丙烯酸酯类、聚乙烯醇、硅橡胶等。结合非天然人工高分子生物材料的特点，使之与纳米羟基磷灰石的复合物具有更优良的性能与广泛的应用。5.5纳米羟基磷灰石与人工高分子材料的生物复合

纳米羟基磷灰石作为一种新型的生物医用材料，对其制备方法的研究已取得较快的发展，但各种制备方法的工业化大生产还面临着许多困难，首要解决的问题是如何在低成本下制备大批高质量的纳米粉体。到目前为止，要想获得“理想粉体”（即同时满足组分均匀、颗粒细、粒径分布窄、无团聚、比表面积大等苛刻条件）依然十分困难；更重要的是，虽然制备其中某种特性或几种特性比较突出的高质量的纳米粉体并不太难，但其成本往往比较高。6.展望和结论[2]

展望和结论[1]、高辉、张光磊、任书霞《HA生物陶瓷的研究现状及其在医学工程中的应用》北京生物医学工程2007年12月第26卷第6期[2]、李颖华、曹丽云、黄剑锋、曾燮榕生物《生物医用纳米羟基磷灰石的性质及其制备》中国组织工程研究与临床康复2008–10–07第12卷第41期[3]、王宇明、刘志辉、程凤梅、李海东《纳米羟基磷灰石的制备及表征》化工科技，2010，18