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
1 郑州大学化工学院，郑州 450000
2 河南力浮科技有限公司，郑州 450000
水体中存在Cd2+会危害人体健康，Cd2+污染的去除是一个需要解决的问题。以羟基磷灰石(HAP)和低成本的木醋液(WV)为原料，通过水浴搅拌制备了木醋液改性羟基磷灰石(WV-HAP)，并将其应用于去除溶液中Cd2+的研究。利用XRD、FT-IR、SEM、BET对WV-HAP进行了表征，通过吸附试验探究溶液初始pH、初始离子浓度、接触时间和温度对WV-HAP对Cd2+吸附特性的影响。结果表明：在吸附剂添加量2 g/L、温度298 K、Cd2+初始浓度100 mg/L、pH=5、吸附时间4 h时，WV-HAP的平衡吸附容量为46.43 mg/g；WV-HAP对Cd2+的吸附过程符合Langmuir等温吸附模型和准二级动力学模型；热力学研究表明吸附过程是吸热的；通过对吸附Cd2+前后的WV-HAP进行表征，发现吸附机制主要是表面吸附、孔道吸附和离子交换。WV-HAP表现出优于HAP的对溶液中Cd2+的吸附能力，是一种潜在的Cd2+吸附材料。
羟基磷灰石 木醋液 木醋液改性羟基磷灰石 吸附 Cd2+污染 水处理 离子交换 hydroxyapatite wood vinegar wood vinegar modified hydroxyapatite adsorption Cd2+ pollution water treatment ion exchange
昆明理工大学材料科学与工程学院，昆明 650093
羟基磷灰石(HAP)是一种典型的生物活性材料，已在骨外科、牙科临床等方面得到了广泛的应用。由于HAP比表面积大，吸附能力强，HAP在药物递送、污水处理等领域也得到了广泛应用。磁性纳米颗粒具有良好的电磁性能、可回收性和电磁制热性能，已受到越来越多的关注。近年来，为了结合以上两种材料的优点，将磁性材料与羟基磷灰石相结合是上述领域研究应用的重点方向。此前，有综述报道过关于磁性羟基磷灰石复合材料的制备研究，但重点关注于与其他材料的复合，缺乏针对磁性羟基磷灰石制备方法的系统总结。本文以掺杂和包覆两种将磁性引入羟基磷灰石的方式为出发点，系统总结了磁性羟基磷灰石的经典制备方法及其优缺点，并讨论了其相关应用，特别是论述了进一步研究拓展的关键问题以及今后的研究趋势，以期为磁性羟基磷灰石的深入拓展提供参考。
生物材料 羟基磷灰石 磁性 掺杂 包覆 原位复合 机械混合 biomaterial hydroxyapatite magnetism doping coating in situ composition mechanical mixing
天津工业大学材料科学与工程学院, 天津市先进纤维与储能重点实验室, 天津 300387
采用电泳沉积法在钛基体表面制备氧化石墨烯(GO)/羟基磷灰石(Ca10(PO4)6(OH)2, HA)复合涂层, 通过XRD和SEM等测试手段对不同热处理条件下得到的GO/HA涂层进行表征。研究结果表明, 热处理有助于促进涂层中HA结晶度的提高, 600 ℃和800 ℃的热处理温度并没有导致HA发生热分解, 但有可能破坏了涂层中GO的有序晶体结构。GO/HA涂层具有优异的生物活性, 但随热处理温度的升高, 涂层的润湿性和生物活性下降。热处理过程有利于涂层致密, 加强涂层与基体的结合, 800 ℃热处理后的涂层结合强度高达25.31 MPa。
热处理 羟基磷灰石 氧化石墨烯 电泳沉积涂层 钛基体 生物活性 heat treatment hydroxyapatite graphene oxide electrophoretic deposition coating titanium substrate bioactivity
1 中国矿业大学(北京)材料科学与工程学院, 北京 100083
2 清华大学材料学院新型陶瓷与精细工艺国家重点实验室, 北京 100084
3 北京科技大学新材料技术研究院, 北京 100083
4 佛山(华南)新材料研究院, 佛山 528000
目前, 人工骨由于力学性能不佳在应用上受到极大的限制, 因此, 如何在保证人工骨具有压电性能和生物性能的前提下提高其力学性能成为了研究热点。本文以钛酸钡-羟基磷灰石(BT-HA)复合材料为基体, 质量分数为5%的碳纤维(Cf)作为增强体, 利用传统固相烧结法制备了Cf/BT-HA复合材料, 目的是在保证电学性能不变的前提下提高复合材料的力学性能。结果表明,BT-HA复合材料中加入Cf后, 电学性能基本保持不变, 力学性能得到了很大的提升。样品具有较好的铁电性, 压电常数d33为37 pC/N, 居里温度为170 ℃, 高于人工骨的使用温度。抗弯强度达到121.7 MPa, 硬度达到3.56 GPa, 均增大到未加Cf样品的3倍, 断裂韧性增加了1倍, 达到1.21 MPa·m1/2。Cf/BT-HA复合材料没有细胞毒性且骨诱导性良好, 有望应用于骨替代材料领域。
人工骨 碳纤维 钛酸钡-羟基磷灰石复合材料 压电性能 力学性能 细胞毒性 骨诱导性 artificial bone carbon fiber barium titanate-hydroxyapatite composite piezoelectric property mechanical property cytotoxicity osteoinductivity
