羟基磷灰石微型和纳米粒子

羟基磷灰石微型和纳米粒子：成核和生长机制中存在的柠檬酸物种摘要

羟基磷灰石（厦门）颗粒不同形貌均匀沉淀钙/柠檬酸/磷酸溶液在生理温度。小变化的起始溶液PH值的范围7.4―PH值＜8.5有可能切换沉淀粒子形态从一个测微bundlelike一个纳米针状形状。的作用，现有的柠檬酸物种螯合钙是在这里讨论的框架内，粒子的成核和生长机制。虽然温度依赖钙柠檬酸络合物（协会）稳定是在这里建议控制游离钙的可用性，从而成核速率，吸附柠檬酸物种的建议控制纳米粒子的稳定性。此外，试图详细柠檬酸的作用在有序聚集磷灰石核导致观察花生和bundlelike微粒形态也提出。

1。简介

主要无机成分的骨头和牙齿是一种钙磷酸盐相类似的组成，合成羟基磷灰石（磷灰石；ca5（PO 4）OH）。这种相似性在此基础上的优良的生物性能的羟基磷灰石材料：骨粘接能力，生物相容性和骨传导性，1]。随着组成，形态羟基磷灰石粒子特性，如形状，大小，和大小分布，发挥重要作用的机械，化工，和生物学特性的羟基磷灰石材料。有极大的兴趣研究中的解决方案结晶途径，无论从技术角度，从一个基本的观点针对了解一些生物矿化过程。它是通常认为，沉淀机制发生如下核/聚集/生长事件序列[ 2]。在按照现行机制，羟基磷灰石颗粒的不同大小和形态可以得到：分散颗粒尺寸范围从纳米到微米，以及不规则、有序聚集体。这些系统的沉淀颗粒的生长情况通常是通过一个聚集的机制，如在案件羟基磷灰石颗粒沉淀钙/柠檬酸/磷酸溶液在―85◦丙[ 2 ]，增加羟基磷灰石颗粒大小的结果优先从聚集的小前兆单位，典型的纳米核，而不是从正常生长。观察macipe 等人。[ 3]，微米羟基磷灰石颗粒取而代之的是具有针状形态和纳米30–长度60纳米如果限制聚集机制在粒子沉淀。该模式中，聚集发生中起着重要的在确定粒子的最终形状和尺寸[ 4 , 5]。形成了一系列的粒子形状，包括针形其次是花生和哑铃形状和最后报告的一个aggregationmediated球晶机制。布施等。[ 6]提出的聚集纳米晶体的分形生长机制的引导下沿电场线解释这种形态演变为形成氟磷灰石缺口领域中存在的胶原蛋白。这样的电场的结果吸附极性胶原分子的表面上的氟磷灰石颗粒，其中一个强有力的（内在）永偶极[ 6]。组装成复杂的小单位形状如花生，哑铃形状，或球样也为其他系统特别添加剂包括光盘中的存在聚（苯乙烯磺酸钠）和十六烷基三甲基溴化铵[ 7]，赤铁矿（α- Fe2O 3）在在场的硫酸离子[ 8]，和硫酸钡的存在双亲水性嵌段共聚物[ 9]，以及聚集将分析纯氧化锌，锰，镧，（哦）3纳米棒定向线性聚成球形球[ 10]。各向异性吸附该添加剂的种类已建议指南粒子聚集成特定形状。这些平行的结果，一个

crystal-growth-mediated机制也有人提议解释形成微米粒子具有monorod，bowknot-like，或花状形态从钙/ED TA/磷酸盐纳米羟基磷灰石颗粒[ 11]。根据作者，优惠哦−吸附离子溶液（＞9）上的特定核面及其屏蔽效果似乎指南生长沿优惠方面[ 11 ]。分析结果的报告指出，区别吸附溶液中的离子在特定晶面发挥着根本性的作用在颗粒生长，或者通过聚集或通过常规的晶体生长。这个共同的特征在不同的模式是一个关键问题的解释起源的不同的粒子形状。在目前的工作中，羟基磷灰石颗粒大小不等从纳米到微米获得了钙柠檬酸盐/磷酸盐溶液中的

小变化的解决方案博士生理温度（37摄氏◦）被选定目前的研究，从而引入一个新的温度条件相比，使用的macipe等人。[ 3]。本影响的实验条件，即溶液酸碱度，对系统的过饱和度和其影响的粒子成核和生长以及对吸附过程柠檬酸物种进行了研究。此外，一个试图详细作用的吸附柠檬酸物种在裁缝粒子大小和形状也在这里。

2。实验

2.1。化学品用于制备钙/柠檬酸/磷酸溶液，以下化学品的使用没有进一步净化：一水柠檬酸（c6h8o7·水，–酒具三角洲ë氮，99.5%），nitrate-4-hydrate钙（钙（NO 3）2·求购，经济–三角洲ë氮，99%），磷酸氢铵（（NH 4）2hpo4，默克公司，99%），氨溶液（氨水，经济–三角洲ë氮，25%）。

2.2。粒子沉降

在这项工作中使用的过饱和溶液作为沉淀媒体编写的混合柠檬酸，硝酸盐和钙，磷酸氢铵如下：一水柠檬酸酸性溶液（0.6米）和少量添加氨水（25%）调整其PH值说谎价值之间的7.4和8.5然后混合适量的钙（NO 3）2·求购0.2米和0.2米的解决方案2hpo4（NH 4）。比例为3 : 1是选择柠檬酸/硝酸铵钙摩尔比例（城市/钙），作为这一条件可以保证稳定的启动方案在室温下，不易迅速沉淀。一个类似的原因，PH值的柠檬酸溶液保持低于8.5；否则，柠檬酸钙（磷酸钙

（c6h5o7）2·求购）沉淀迅速在室温。该解决方案是通过一个过滤0.45 -μ微孔和米然后放在水浴在37摄氏◦24小时在此期间，沉淀观察不仅对这些解决方案有PH值大于7.4。因此，为目标，学习的影响的起始值的特点沉淀粉，前体溶液的PH值是有限的7.4<< 8.5范围的值。表1总结的特点该解决方案选定为目前的工作。将得到的沉淀物分离离心在超速离心机（贝克曼l8-70m）在10000转15分钟，上清液被丢弃和粉洗涤和干燥的干燥器。

2.3。颗粒表征

晶相的析出粉末确定了粉末X射线衍射（X射线衍射）分析，使用X射线衍射（模型pmg-vh校正技术，α=1.5405Å）。晶粒大小估计从X射线衍射图用谢乐公式[ 12]，四=钾λ/β1 /2因为θ，（1）哪里是晶粒尺寸（Å）估计使用反射（002），是一个形状系数等于0.9，λ是X射线波长（1.5405Å），θ是衍射角与反射002（θ=12.92），和β1 /2，表示弧度，定义为β1 /2 =乙（2）2−B1 /2在衍射半峰宽和自然宽度的仪器。钙、磷含量的沉淀粉末进行检测的电感耦合等离子体光谱（等离子体）（是在–伊冯jy70加）。傅里叶变换红外光谱（红外）（马特森3020）在透射模式中使用的范围为400–4000厘米−1确定功能组别。粒子形态评价用扫描电子显微镜（扫描）（日立s-4100）、透射电子显微镜（透射电镜）（日立h-9000-na）。比表面积（撒哈拉以南非洲）的沉淀粉是由氮气吸附多布鲁诺尔–埃米特–出纳等温线（打赌）在粉体学–双子座2370接口设备。测量的电泳迁移的粒子在水悬浮液采用库尔特delsa440sx设备在25◦C为此少量粉末悬浮在2×10−3米氯化钾溶液为保证恒电双层厚度和允许平衡2小时前测量。结果与讨论X射线衍射（X射线衍射）模式的粉末沉淀在不同的实验条件（起始值调整到选定的值的范围值7.4<< 8.5，如表1所示）被视为符合羟基磷灰石（厦