氟掺杂羟基磷灰石的制备及性能表征

ＤＯＩ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ Ｊ ． Ｉ Ｓ Ｓ Ｎ． １ ６ ７ ２ － ７ ９ ８ ３ ． ２ ０１ ４ ． ０ ２ ． ０ ０ ６
氟 掺 杂 羟 基 磷 灰 石 的 制 备 及 性 能 表 Baidu Nhomakorabea
宋士涛 ， 徐 菁 ， 杨 宽 ， 吴素霞 ， 彭友舜 ， 廉 琪
（ 河北科技师范学 院， 河北 秦皇岛 ， ０ ６ ６ ６ ０ ０ ）
摘要 ： 采用共沉 淀法制备 了氟掺 杂的羟基磷灰石粉 体 Ｃ ａ 。 。 （ Ｐ Ｏ ） （ Ｏ Ｈ） ２ － ２ １ ： （ ０ ≤ ≤Ｉ ） ， 利用 Ｘ Ｒ Ｄ和 Ｓ Ｅ Ｍ
对合成样 品晶体结构 和表面形貌进行 了表征。合成样品的生物活性采用氨基酸 吸附实验进行测定 ， 反应后的 产 物用紫外分光光度计 和傅里叶变换 红外 光谱 仪进行 分析 。实 验结果 表 明 ， 当氟掺杂 量 ＝０ ． ２ ５ ， 高温 高浓 度 时合成的 Ｆ Ｈ Ａ具有最佳 的生物活性和热稳定性 ， 是一种 良好 的骨替代材料 。 关键词 ： 氟羟 基磷灰石 ； 共 沉淀法 ； 生 物活性
１ 实验 部 分
１ ． １ Ｆ Ｈ Ａ 的制 备
按照 ｃ ａ 。 （ Ｐ Ｏ ） ６ （ Ｏ Ｈ ）
的化学计量 比称取 Ｃ ａ （ Ｎ Ｏ ３ ） ： ・ ４ Ｈ Ｏ ， （ Ｎ Ｈ ） ： Ｈ Ｐ Ｏ 和Ｎ ａ Ｆ ， 并分别配
成溶液。将 （ Ｎ Ｈ ） ： Ｈ Ｐ Ｏ 溶液缓慢滴加到 Ｃ ａ （ Ｎ Ｏ ） ：・ ４ Ｈ Ｏ和 Ｎ ａ Ｆ混合溶液中 ， 用氨水调节 ｐ ｝ Ｉ 值为 １ ０ ． ０ — １ １ ． ０ ， 同时快速搅拌 ， 滴定完成后 ， 继续搅拌 ６ ０ ｍ ｉ ｎ 。静置陈化 ２ ４ ｈ 。抽滤 ， 反复洗涤。将滤饼置
磷灰石复合材料、 涂层材料及纳米材料 ， 其 中氟掺杂便是途径之一 。
无论是在 自 然的 Ｈ Ａ还是合成 的 Ｈ Ａ中， 都存在 Ｆ 一 取代 Ｈ Ａ中羟基离子【 ２ Ｊ 。牙齿中 Ｈ Ａ的质量分
数为 ０ ． ９ ５— ０ ． ９ ７ ， 其中氟的质量分数为 ０ ． ０ ０ ０ ４～ ０ ． ０ ０ ０ ７ 【 ３ Ｊ 。体液 中一定 的含氟量有助于骨骼和牙齿 的正常生长， Ｆ 一 的注人有利于骨质疏松症 的治疗 Ｊ 。由 Ｆ 一 部分取代羟基磷灰石 中的 Ｏ Ｈ 一 形成的氟取
时 Ｊ ， 可以 减小 Ｈ Ａ 涂层的溶解度 ， 提高它的 稳定性， 改进 Ｈ Ａ涂层长期稳定性较差的问 题。 此外， 高
Ｆ含量的 Ｆ Ｈ Ａ无细胞毒性 ¨ ， 因此 Ｆ Ｈ Ａ有潜力成为优 良的人体硬组织替代材料。笔者采用共沉淀法 制备氟掺杂的羟基磷灰石 ， 并对合成氟羟基磷灰石的结构和性能进行了测定。
河 北 科 技 师 范 学 院学 报 第 ２ ８卷 第 ２期 ， ２ ０ １ ４年 ６月
Ｊ ｏ ｕ ｎａ ｒ ｌ ｏ ｆ Ｈｅ ｂ ｅ ｉ Ｎｏ ｒ ｍａ ｌ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ＆ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ Ｖｏ １ ．２ ８ Ｎｏ ． ２ Ｊ ｕ ｎ，２ ０ １ ４
于干燥箱中 ７ ０ ｃ Ｉ ＝ 干燥 ２ ４ ｈ 。最后放到马弗炉中于 ９ ０ ０ ｏ Ｃ 温度下煅烧 ２ ｈ ， 获得白色的 Ｆ Ｈ Ａ Ｐ 粉末 ， 反应 流程如图 １ 所示。实验通过控制反应溶液浓度和反应温度 ， 分别合成 了高温高浓度（ ７ ０℃ ， ０ ． ５ ｍ ｏ ｌ ／ Ｌ ）
中图分类号 ： Ｔ Ｑ１ ２ ６ ． １ ３ 文献标志码 ： Ａ 文 章 编 号 ：１ ６ ７ ２ － ７ ９ ８ ３ （ ２ ０ １ ４ ） ０ ２ － ０ ０ ３ １ － ０ ６
羟基磷 灰 石 （ ｈ ｙ ｄ ｒ ｏ ｘ ｙ ａ ｐ ａ ｔ ｉ ｔ ｅ ， 简 称 ＨＡ或 ＨＡ Ｐ ） 属表 面活 性材 料 ， 它与 生物 体硬 组织 有相 似 的化学 成 分和结 构 。 由于其 具 有 良好 的生 物 活性 和相容 性 ， 植 人人 体 后对 组织 无 刺激 和排 斥作用 ， 能与骨形 成很 强 的化学 结合 ， 可 用 于骨 缺损 的 充填材 料 ， 为新 骨 的形成 提供 支架 ， 发 挥 骨传 导作 用 ， 是 理想 的硬组 织替 代 材料 … 。虽然 羟基 磷 灰石 的生物 活性 较好 ， 但 由于 其 自身 强 度低 、 韧 性 及 力学 性 能 差 、 热稳 定 性差 等 缺 陷而 限制 了其应 用 的广 泛性 ， 难 以满 足 医学要 求 。如何 能 获得力 学 性 能 、 生 物相 容性 与热稳 定性 完美 结 合 的羟基 磷 灰石是 材 料 学家 们 探讨 的 问题 。为 了解 决这 些 问题 ， 人 们 采 用 不 同工 艺 方 法来 制 备羟 基
代的磷灰石 ， 简称 Ｆ Ｈ Ａ （ Ｃ ａ 。 （ Ｐ Ｏ ） ６ （ Ｏ Ｈ ） 一 如 Ｆ ｈ ， ０ ≤ ≤１ ） ， 在骨以及牙齿等植入体 中具有广阔的应用 前景。在人体体液环境 中， Ｆ Ｈ Ａ具有 比 Ｈ Ａ更 低的溶解度 ， 有更长 的存 留时间。合成 Ｈ Ａ热稳定性不 好， 烧 结温 度 高 于 ９ ０ ０ ｏ Ｃ会 分解 成其 它相 ， 如磷 酸钙 （ Ｔ Ｃ Ｐ ： Ｃ ａ ， （ Ｐ Ｏ ） ： ） ， 而Ｆ Ｈ Ａ的热 稳定性 好 于 Ｈ Ａ，
氟磷 灰 石 （ Ｃ ａ 。 。 （ Ｐ Ｏ ） Ｆ ） 直到 １ ４ ０ ０ ｏ Ｃ仍然 不分 解 ， 因此作 为涂 覆 生 物 惰 性 材 料表 面 的生物 活 性涂 层 更 具有 潜力 。由于 Ｆ一 比Ｏ Ｈ一 小， 使得 Ｆ Ｈ Ａ 的晶格 常数 比 Ｈ Ａ小 ， 因而 Ｆ Ｈ Ａ的 晶体结构 更加 致 密 ， Ｆ Ｈ Ａ 与Ｈ Ａ能 形 成 全 范 围 的 固溶 体 形 成 Ｆ Ｈ Ａ ， 因此 通 过 Ｆ一 取代 Ｏ Ｈ一 ， 在 保 持 ＨＡ部 分 生 物 活性 的 同