以生物矿物为原料制备磷灰石的方法
摘要:本文综述了水热法和化学浸泡法制备磷灰石的优缺点,讨论了反应温度、溶液浓度和pH值对转化速率和转化产物晶体结构的影响规律,介绍了电泳沉积-化学浸泡法制备磷灰石涂层及形成机理。同时,提出了本研究领域存在的问题。
Abstract: This paper reviews the advantages and disadvantages of the hydrothermal method and chemical immersion method for preparation of apatite,discusses the effects of reaction temperature,solution concentrations and pH values on the conversion rate and crystal structure of apatites,and introduces electrophoretic deposition-chemical immersion method for fabricating the apatite coatings and its formation mechanism. In addition,several questions existing in this research field are proposed.
关键词:生物矿物;磷灰石;制备方法
Key words: biomineral;apatite;preparation method
中图分类号:TQ126 文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)15-0176-01
1水热法制备磷灰石
早在1974年,Roy等采用水热法在较高温度和压力下通过离子交换法将珊瑚骨架转化成与人骨结构相似的羟基磷灰石支架,其化学方程式如下:
5CaCO3+3(NH4)2HPO4+H2O→
Ca5(PO4)3OH+3(NH4)CO3+2H2CO3(1)
随后的研究表明贝壳、乌贼骨等天然矿物具有与珊瑚类似的特点,也可以采用水热法转化成羟基磷灰石。此方法具有以下三大优点:①珊瑚等生物矿物通常具有网络状的多孔结构,碳酸根离子被磷酸根离子取代后得到的磷灰石也保留了此结构。生物材料植入体内后,孔结构能够促进骨组织向孔内生长,并且有助于传送营养成分到再生组织内。在矿化剂KH2PO4存在的条件下,珊瑚 (Porites) 经过10天左右时间的水热处理就可以完全转化成磷灰石,而且保持了珊瑚的多孔结构。②生物矿物中除了碳酸钙以外,还存在SiO2、MgO、Al2O3等无机质和BMPs等有机质,水热处理得到的HA中部分保留了这些物质,使其与天然骨成分更加接近,有助于提高材料的生物活性;③水热法制备HA是在相对较高的温度(约200℃)和压力(约15atm)下进行,因此还具有转化速率快的优点。
由于水热反应通常是在较高的温度和压力下进行,由生物矿物转化得到的磷灰石的结晶度比人的自然骨高,植入体内后它的降解速率低于新骨的形成速率,因此限制了在临床上的广...
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