中國粉體網訊 在自然界中，存在許多性能優異的生物礦物，這些生物礦物大多數組成簡單，但具有高度的結構組織性，以及良好的強度，硬度。其中作為人體硬組織的主要無機成分的羥基磷灰石(hydroxyapatite，HA)，以其優良的生物相容性，生物活性，生物傳導性等受到生物醫學領域的廣泛關注。
羥基磷灰石
HA的晶系為六方晶系，屬于P63/m空間群，晶胞參數a=b=0.943nm，c=0.688nm�；瘜W組成為Ca10(PO4)6(OH)2，單晶胞中含有10個Ca2+，根據其位置可分為Ca（Ⅰ）和Ca（Ⅱ），其中4個Ca（Ⅰ）位于6個PO43-的兩個氧原子之間，剩余6個Ca（Ⅱ）則與PO43-中的其余6個氧原子相連，OH-則位于Ca2+和PO43-形成的平面的四周。
羥基磷灰石的晶體結構
HA的Ca/P理論比值為1.67，但受實際制備過程影響，真正組成十分復雜。HA能夠微溶于水，顯弱堿性，在酸中溶解度較高，但難溶于堿。具有較強的離子交換能力，其中鈣離子經常被Cd2+、Hg2+以及Sr2+、Ba2+等離子交換；OH-可以被F-、Cl-等鹵素離子快速交換。同時含有羥基的氨基酸、有機酸以及蛋白質等也容易與HA發生反應。
羥基磷灰石的性質及應用
羥基磷灰石由于本身良好的生物降解性、生物相容性、生物活性并且安全無毒；同時具有高強度、骨傳導、耐高溫、鐵電和催化活性等諸多優異的性能，發展前景極其光明。羥基磷灰石的性能還在不斷地探索和開發，這有利于進一步研發出結構和性能優異的羥基磷灰石材料，拓展其應用范圍。
（1）藥物遞送載體和腫瘤治療
羥基磷灰石對部分藥物有較高的加載能力，且本身具有良好的生物相容性和生物降解性，因此具有作為藥物載體的潛力。尤其改性羥基磷灰石作為藥物載體劑，可以應用于骨相關疾病、抗生素載體、抗炎、致癌藥、醫學影像、蛋白質遞送劑等不同疾病中。基于羥基磷灰石和羥基磷灰石復合納米結構的藥物遞送系統的開創性進展，預示著其未來良好的發展。
（2）硬組織修復材料
羥基磷灰石和骨骼中的無機成分高度接近，有著優異的生物降解性、骨傳導性、生物相容性以及骨誘導性，因此是最受歡迎的骨替代材料之一。Yu等人以負載硅酸鎂的羥基磷灰石超長納米線作為制備骨缺損修復支架羥基磷灰石納米線@硅酸鎂納米片（HApNW@MS）核殼多孔分級納米復合材料（納米刷）的原料，該支架不僅能促進大鼠骨髓源性間充質干細胞的附著和生長，而且能夠誘導rBMSCs血管內皮生長因子基因、成骨分化相關基因的表達。另外，該支架可以顯著促進體內骨再生。
羥基磷灰石中的Ca2+、PO43-和OH-可以被其它原子取代而不改變晶體結構，摻雜各種離子的改性納米結構羥基磷灰石在骨科應用有關的生物相容性都有所提高。純羥基磷灰石支架脆性大，對血管化和骨誘導作用不足，研究表明改性羥基磷灰石在促進骨再生修復方向極具應用潛力以及發展前景。
（3）穿皮器件及軟組織修復
羥基磷灰石憑借其良好的生物相容性、高度的溶解性，植入體內后能與組織在界面上形成化學鍵性結合，不僅安全、無毒，還能傳導骨生長，是典型生物活性陶瓷材料。當羥基磷灰石用作穿皮種植時，能夠與上皮組織進行密和，防止細菌感染和炎癥。將羥基磷灰石植入肌肉或韌帶等軟組織中，微毛細管和無炎性細胞不復存在。
（4）生物診斷和生物檢測
在生物診斷和生物檢測中，細胞和活體的熒光成像具有重要的作用。羥基磷灰石的納米顆粒組成相對簡單，在具體合成中能夠吸入有機熒光分子和部分發光基因，同時，羥基磷灰石也是常用的生物成像試劑之一，可以用于生物診斷和生物檢測中。
（5）催化劑
改性羥基磷灰石是一種可以根據不同制備方式而具有不同性質滿足在不同領域，特別是多相催化領域的控制孔隙度或分層結構的設計需求的材料，而被廣泛運用，從而引起了人們的極大興趣。羥基磷灰石結構的特殊性在于它能夠接受大量的陰離子和陽離子取代基，并且能夠形成固溶體，從而使改性羥基磷灰石適用于不同的應用。
（6）隔熱阻燃材料
羥基磷灰石的熔點高達1650℃，且熱導率較低，因此在隔熱阻燃等領域的應用潛力十分突出。近年來，Lu等人研發了一種由羥基磷灰石超長納米線制成的高柔性、不可燃的羥基磷灰石紙。該紙可用于印刷和書寫，有望永久、安全的存儲檔案和重要文件等信息。
（7）生物涂層材料
羥基磷灰石與天然骨組織的生物相容性極佳，因此被認為是高分子和金屬生物材料中最理想的涂層材料。由于羥基磷灰石涂層的生物相容性和骨結合性性能都得到了增強，因此被廣泛應用于直接植入骨骼上的生物醫學設備。盡管目前已經研發羥基磷灰石涂層工藝技術，但其應用發展仍被耗費時的羥基磷灰石合成以及額外多余的涂層工藝所束縛。
（8）光學應用
證件、文件和鈔票等一系列的造假是全世界都關注的問題。Yang等人研發了一種具有防水保溫、耐火、發光等優良性能，并且具有防偽應用的新型超長羥基磷灰石納米線基紙。用其制作的產品往往具有獨特的性能，如高柔韌性、良好的可加工性、書寫印刷能力、可調諧發射色、防水性、耐火性等。此外，一些在正常環境光下看不到，但在紫外光照射下能夠發光的設計良好的圖形能夠鑲嵌到紙張中。
（9）水處理
羥基磷灰石具有吸附和離子交換能力，它可以用于污水中染料分子和重金屬/有害離子的吸附。Zhang等人以超長羥基磷灰石納米線和具有優良過濾和吸附性能的纖維素纖維為基礎，開發了一種新型的環境友好型濾紙，用于高性能凈水。
（10）高溫質子導體
六方相羥基磷灰石具有質子導電性，在高溫下，其羥基質子能夠沿著c軸移動。Liu等人通過電化學沉積羥基磷灰石晶種，在晶種層上進行二次水熱晶化，以促進c軸與基片正常生長，在晶種層上進行三次水熱晶化，以促進a軸生長，以填補定向晶之間的空隙。由于質子主要沿著羥基磷灰石晶體的c軸方向輸運，因此與跨膜厚度的晶疇的c軸取向顯著增強了質子的傳導。
（11）其它電性能相關材料
天然形態的羥基磷灰石納米晶是骨的主要成分——一種已知的壓電材料。合成羥基磷灰石由于與天然骨結合牢固，被廣泛應用于植骨和假肢熱釋電涂層中。納米晶合成羥基磷灰石薄膜最近被發現具有很強的壓電性和熱釋電性。羥基磷灰石上的電荷影響細胞活性，這一現象可轉化為臨床相關的多孔支架結構，證明了對臨床使用的生物材料如羥基磷灰石的改進對患者有潛在的益處。
小結：
羥基磷灰石作為人體硬組織的主要無機成分，理論上是最適合人體骨組織修復替代材料，因此一直受到骨替代材料研究專家的關注。目前國內外關于羥基磷灰石的研究探索，集中在磁共振、治療藥物的控制釋放、細胞分離、生物成像和熱療等領域的潛在作用，以及它在生物醫學領域的重要性，特別是在新興領域，如植入物，藥物釋放，復合材料，涂層和陶瓷材料等領域。
參考來源：
1、胡元笛.羥基磷灰石成骨-抗菌載藥體系的構建及性能研究
2、楊志杰.羥基磷灰石納米藥物靶向遞送系統的制備與體外活性評價
3、劉長旻.多孔材料羥基磷灰石對維生素C的穩定作用研究
4、何磊.無機微量元素改性磷灰石的制備及其生物學評價
5、吳昭輝，翁繼武.羥基磷灰石陶瓷的電學性能研究
6、張文毓.生物陶瓷材料的研究與應用
（中國粉體網編輯整理/青黎）
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