刘妍 1,2,3张宇帆 1,2,3王茜蔓 1,2,3李婷 1,2,3[ ... ]严小琴 1,2,3
1 1.西北大学 中国-中亚人类与环境“一带一路”联合实验室, 西安 710127
2 2.西北大学 文化遗产研究与保护技术教育部重点实验室, 西安 710127
3 3.西北大学 文化遗产学院, 西安 710127
考古发掘出土的风化骨质文物通常疏松多孔、力学强度低、质地脆弱, 易出现翘曲、开裂、酥粉化等现象,亟需探索脆弱骨质文物加固保护的新方法。本研究采用羟基磷灰石前驱材料氧化钙-磷酸氢钙的醇分散液渗入脆弱骨质内部, 再用蒸馏水渗入引发氧化钙与磷酸氢钙反应而生成羟基磷灰石连续相。该连续相能填充脆弱骨内部的孔隙和裂缝, 并通过桥连黏接而加固骨质。利用电镜、能谱、XRD、色差、质量、孔隙率、密度和断面强度等研究考察了悬浮分散液中氧化钙与磷酸氢钙的质量配比(1 : 1、1 : 3、1 : 4、1 : 5、1 : 6、1 : 7)和施加方式(刷涂、滴渗和浸泡)对加固效果的影响，结果表明, 悬浮分散液中氧化钙和磷酸氢钙的质量配比为1 : 3, 且施加方式为刷涂时, 加固处理效果最佳。经加固处理后, 脆弱骨的孔隙率下降了17.3%, 质量、密度和表面强度分别提高了38.39%、34.49%和16.32%, 且其色差∆E也小于3.0, 符合文物保护要求。本研究为脆弱骨质文物的加固保护提供了新的有效方法。
脆弱考古骨 加固保护 加固剂 加固方式 羟基磷灰石 fragile archaeological bone consolidation consolidant consolidation way hydroxyapatite 钟振宇 1,2,3,*徐军 1,2,3孙泽宇 1,2,3范奕波 1,2,3[ ... ]张胜民 1,2,3
1 华中科技大学先进生物材料与组织工程研究中心，武汉 430074
2 华中科技大学医疗器械监管科学研究院，武汉 430074
3 国家药品监督管理局医疗器械监管科学研究基地，武汉 430074
羟基磷灰石(HA)是人体硬组织的主要无机组分，具有良好的生物活性及生物相容性，能够有效促进硬组织缺损的修复再生。研究表明：单一离子掺杂是一种有效提升HA材料生物活性的途径。而双离子掺杂不仅可实现对天然骨成分上的进一步仿生，还可以协同赋予HA材料更多功能特性，例如抗肿瘤、抗菌、促血管生成、免疫调节、医学成像等，拓展了HA材料在骨组织工程中的应用。对双离子掺杂HA材料的制备方法及原理进行了总结，并综述了双离子掺杂HA材料在硬组织工程中的潜在应用，最后对双离子掺杂HA材料的未来研究重点提出了建议和展望。
双离子掺杂 羟基磷灰石 硬组织工程 微量元素 dual-ion substitution hydroxyapatite hard tissue engineering trace element
南京航空航天大学材料科学与技术学院，南京 211106
本文以氧化镁(MgO)和磷酸二氢钾(KH2PO4)作为磷酸镁骨水泥的固相成分，并引入不同含量的植酸改性羟基磷灰石(IP6-HA)粉末，制备多种不同镁磷比的磷酸镁基复合骨水泥。通过调整磷酸镁粉末中MgO和KH2PO4的比例和IP6-HA含量，改善了骨水泥的力学性能和固化时间，并研究了骨水泥的固化机理。结果表明，当镁磷比为4且固相中的IP6-HA含量为5%(质量分数)时，鸟粪石晶体(MgKPO4·6H2O)的生长效果最好，固化时间为7.5 min，抗压强度可达49 MPa，固化四周后强度可达69.3 MPa。试验所得的IP6-HA改性磷酸镁基复合骨水泥力学性能较好且固化时间适宜，具有潜在的生物医学应用前景。
骨水泥 磷酸盐 氧化镁 羟基磷灰石 固化时间 力学性能 bone cement phosphate magnesium oxide hydroxyapatite curing time mechanical property
1 云南白药集团健康产品有限公司，昆明 650217
2 昆明理工大学材料科学与工程学院，昆明 650093
羟基磷灰石晶须(HAw)的定向是设计和开发生物陶瓷的关键之一。本研究采用水热法将磁性纳米粒子四氧化三铁(Fe3O4)负载到HAw表面，成功制备出具有优良磁响应特性的磁性HAw复合材料，系统研究了磁化HAw的理化性能、生物学性能并探究了其在弱磁场中的取向行为。结果表明四氧化三铁(Fe3O4)纳米粒子被成功负载到HAw表面，所制备的磁化HAw在室温下具备超顺磁性，且具有良好的磁响应特性，仅通过常规的永磁体就可以实现操控。结合磁场诱导注浆成型技术，由外部磁场施加的对准方向被有效固定。CCK-8实验结果表明磁化HAw不具有细胞毒性。
羟基磷灰石 晶须 四氧化三铁 超顺磁性 定向 细胞毒性 hydroxyapatite whisker ferroferric oxide superparamagnetism orientate cytotoxicity
1 上海理工大学材料与化学学院, 上海 200093
2 莫纳什大学材料科学与工程系, 克莱顿 3800
本文以CaCl2与KH2PO4为原料, Na2EDTA·2H2O为螯合剂, 通过NH3·H2O调节溶液pH值, 系统研究了水热釜填充度(16%~64%)与溶液pH值(3.5~6.0)对水热法制备钛表面钙磷涂层形貌和物相的影响。结果表明: 当pH值为3.5和4.0时, 涂层在所研究填充度的范围内主要为三斜结构(P1)的板块状磷酸氢钙(DCPA); 当pH值为4.5和5.0时, 低填充度有利于形成六方结构(P63/m)的蒲公英状羟基磷灰石(HAP), 并随填充度的提高, 涂层由蒲公英状HAP逐渐转变为板块状DCPA; 当pH值为5.5和6.0时, 涂层在所研究填充度的范围内主要为蒲公英状HAP, HAP的结晶度随填充度的提高逐渐增加, 而随pH值的升高蒲公英状HAP的直径逐渐减小。另外, 本文获得的单相HAP涂层、单相DCPA涂层和(HAP+DCPA)两相混合涂层的润湿性均显著优于钛表面, 这将有助于植体的骨整合。同时, 本文也探究了不同钙磷涂层的反应机理。
钙磷涂层 羟基磷灰石 磷酸氢钙 水热法 填充度 pH值 润湿性 calcium-phosphorus coating hydroxyapatite calcium hydrogen phosphate hydrothermal method filling condition pH value wettability
封闭牙本质小管能有效减轻牙齿过敏症。本研究以不同粒径的微纳米生物活性玻璃球(MNBGs)为分散质、海藻酸钠-磷酸盐缓冲溶液为分散液, 制备了用于牙本质脱敏治疗的MNBGs糊剂(MNBGP)。在牙本质切片表面进行体外矿化并系统评价了糊剂与牙本质的结合性能, 以及糊剂体外诱导牙本质再矿化、封闭牙本质小管的能力。研究结果表明, 不同粒径MNBGs制备的糊剂均能与牙本质界面紧密结合, 粒径较小的MNBGs在脱矿牙本质切片表面分布更加均匀。MNBGP在人工唾液(AS)中能较好地诱导牙本质再矿化形成磷灰石(HA)以堵塞封闭牙本质小管, 脱矿牙本质切片表面形成的HA 层随矿化时间延长而增厚, 矿化28 d HA层的厚度可达到5~10 μm。MNBGs的尺寸影响其诱导牙本质再矿化的效果, 当颗粒大小与牙本质小管直径匹配时, MNBGs可以更好地封闭牙本质小管。因此, MNBGP具有良好的治疗牙本质过敏的应用前景。
牙本质过敏 微纳米生物活性玻璃 磷灰石 dentine hypersensitivity micro-nano bioactive glass spheres apatite
随着全球核能的开发利用, 铀已成为土壤、地表水和地下水的常见污染物, 从含铀废水中去除铀(VI)已成为迫切需要。本工作以氟化钙、焦磷酸钙、氢氧化钙为反应原料合成氟磷灰石, 系统研究了其对铀(VI)的去除性能并采用不同测试手段对吸附铀(VI)前后的氟磷灰石进行表征, 揭示了其相关去除机理。结果表明: 在温度为308 K, pH=3, 固液比为0.12 g/L, 平衡时间为120 min, 初始铀浓度为100 mg/L的条件下, 氟磷灰石对铀(VI)的吸附容量可达655.17 mg/g, 其吸附过程符合准二级动力学和Langmuir等温吸附模型, 且为自发和吸热过程。氟磷灰石对铀(VI)的去除机理为表面矿化, 吸附铀(VI)的氟磷灰石表面产生了新相准钙铀云母[Ca(UO2)2(PO4)2·6H2O], 准钙铀云母在pH≥3水溶液中能保持较高稳定性。因此, 氟磷灰石可以作为一种有前景的矿化剂, 用于含铀废水的净化和固体化处理。
氟磷灰石 铀(VI) 去除 酸性水溶液 表面矿化机制 fluorapatite uranium (VI) removal acidic aqueous solution surface mineralization mechanism
采用熔融冷却法制备了Na2OCaOLa2O3B2O3SiO2玻璃，经热处理获得了硅酸盐氧基磷灰石硼硅酸盐玻璃陶瓷，并采用X射线衍射（XRD）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、差示扫描量热法（DSC）、产品一致性试验(PCT)法等方法探究了CaO取代SiO2对该硼硅酸盐玻璃陶瓷物相、微观结构和化学稳定性的影响规律。结果显示：随着CaO含量增加，硅酸盐氧基磷灰石晶相衍射峰增强，其他晶相的衍射峰减弱直至消失，当CaO摩尔分数为15%时获得只含CaLa4(SiO4)3O晶相的玻璃陶瓷样品；CaO含量会对玻璃陶瓷的晶相种类和晶体形状、大小、分布产生影响，CaO含量变化会造成陶瓷相晶体发生团簇和长大；采用PCT法浸泡28 d后，所有样品关于Si、Ca、La三种元素的归一化浸出率（g·m-2·d-1）均保持在10-3数量级以下，表明其具有优异的化学稳定性，且CaO摩尔分数为15%的玻璃陶瓷样品化学稳定性最优异。研究结果表明，硅酸盐氧基磷灰石硼硅酸盐玻璃陶瓷是固化富La和某些锕系元素高放废物的潜在基材。
硼硅酸盐玻璃陶瓷 硅酸盐氧基磷灰石 晶相 浸出率 化学稳定性 CaO CaO borosilicate glassceramics silicate oxyapatite crystalline phase leaching rate chemistry stability
以萤石尾矿和废玻璃为主要原料，硅酸钙为添加剂，采用烧结法制备微晶玻璃。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜等对微晶玻璃的析晶特性和微观形貌进行表征，利用Image Pro Plus统计晶粒的尺寸和数量，利用Factsage软件对不同配比下微晶玻璃制备过程中的物相和高温液相量的变化进行表征，并对微晶玻璃的抗折强度和耐酸碱性能进行测试。结果表明：通过废玻璃引入磷元素，可制备出主晶相为氟磷灰石(Ca5P3O12F)的微晶玻璃，且烧成温度范围宽，在1 060~1 180 ℃均可得到表现良好的微晶玻璃；随着添加剂硅酸钙配比的提高，主晶相种类并未改变，但氟磷灰石晶粒细化，有利于提升微晶玻璃的机械性能；当萤石尾矿质量分数为30%、废玻璃质量分数为60%、硅酸钙质量分数为10%时，制备的微晶玻璃具有良好的强度和耐酸碱性能。本研究设计的微晶玻璃为萤石尾矿的回收利用提供了新途径，对降低微晶玻璃生产成本和促进固废资源循环经济的发展具有重要的现实意义和经济效益。
萤石尾矿 废玻璃 微晶玻璃 氟磷灰石 烧结温度 抗折强度 耐酸碱性能 fluorite tailing waste glass glassceramics fluorapatite sintering temperature flexural strength acid and alkali resistance
