生物医用纳米羟基磷灰石的性质及其制备_李颖华
中国组织工程研究与临床康复 第 12 卷 第 41 期 2008–10–07 出版
Journal of Clinical Rehabilitative Tissue Engineering Research October 7, 2008 Vol.12, No.41
综 述
生物医用纳米羟基磷灰石的性质及其制备*★
李颖华1，曹丽云1，黄剑锋1 2，曾燮榕2
，
Characteristics and preparation of nanometer hydroxyapatite in medical science
Li Ying-hua1, Cao Li-yun1, Huang Jian-feng1, 2, Zeng Xie-rong2 Abstract: Hydroxyapatite is the main inorganic mineral component in animals and human bone, and nanometer hydroxyapatite may
show a series of specific characteristics. Nanometer hydroxyapatite with the characteristics of nanometer materials and good biocompatibility has a wide application in biomedical field. The development process, crystal structure and processing methods of nanometer hydroxyapatite are reviewed. Also the development direction of nanometer hydroxyapatite is prospected. It is pointed out that the main problem in producing nanometer hydroxyapatite in a large scale with low-cost in industrial preparation is difficult to solve. The exploitation of industrial equipments for the preparation of nanometer hydroxyapatite will be the next research focus. In addition, the brittleness problem of nanometer hydroxyapatite in biomedical applications can be solved through composite technologies and coating techniques. Li YH, Cao LY, Huang JF, Zeng XR.Characteristics and preparation of nanometer hydroxyapatite in medical science.Zhongguo Zuzhi Gongcheng Yanjiu yu Linchuang Kangfu 2008;12(41):8143-8146 [https://www.360docs.net/doc/3211483573.html, https://www.360docs.net/doc/3211483573.html,]
School of Materials Science and Engineering, Shaanxi University of Science and Technology, Xi’an 710021, Shaanxi Province, 2 China; Shenzhen Key Laboratory of Special Functional Materials, Shenzhen University, Shenzhen 518060, Guangdong Province, China Li Ying-hua★, Studying for master’s degree, School of Materials Science and Engineering, Shaanxi University of Science and Technology, Xi’an 710021, Shaanxi Province, China liyinghua840306@ https://www.360docs.net/doc/3211483573.html, Correspondence to: Huang Jian-feng, Doctor, Professor, Doctoral supervisor, School of Materials Science and Engineering, Shaanxi University of Science and Technology, Xi’an 710021, Shaanxi Province, China; Shenzhen Key Laboratory of Special Functional Materials, Shenzhen University, Shenzhen 518060, Guangdong Province, China huangjf@https://www.360docs.net/doc/3211483573.html, Supported by: Special Natural Science Foundation of Shaanxi Provincial Education Bureau, No.08JK220* Received: 2008-08-30 Accepted: 2008-09-20
1
摘要：羟基磷灰石是动物和人体骨骼的主要无机矿物成分，当羟基磷灰石的尺寸达到纳米级时将表现出一系列的独特性能。
纳米羟基磷灰石既有纳米材料的特性，又有良好的生物相容性，在生物医学领域具有非常广阔的应用前景。文章介绍了纳 米羟基磷灰石的历史发展、结构特性及制备方法。对纳米羟基磷灰石的发展前景进行了展望。指出：纳米羟基磷灰石的大 批量工业化低成本制备尚存在一定困难，工业化设备的研发将是下一步研究的重点。此外，通过复合技术和涂层技术有望 解决医用纳米羟基磷灰石材料的脆性问题。 关键词：纳米；羟基磷灰石；生物医学材料 李颖华，曹丽云，黄剑锋，曾燮榕 . 生物医用纳米羟基磷灰石的性质及其制备 [J]. 中国组织工程研究与临床康复， 2008 ， 12(41):8143-8146 [https://www.360docs.net/doc/3211483573.html, https://www.360docs.net/doc/3211483573.html,]
钙化的关系。 1972年，日本学者成功合成羟基 0 引言 羟基磷灰石（Hydroxyapatite，HA）是动 物和人体骨骼的主要无机矿物成分，具有良好 的生物活性和生物相容性。当羟基磷灰石的尺 寸达到纳米级时将表现出一系列的独特性能， 如具有较高的降解和可吸收性。研究表明：超 细羟基磷灰石颗粒对多种癌细胞的生长具有 抑制作用，而对正常细胞无影响。因此纳米羟 基磷灰石的制备方法及应用研究已成为生物 医学领域中一个非常重要的课题，引起国内外 学者的广泛关注。 2 1 学术背景 综述生物医用纳米羟基磷灰石的研究进展 羟基磷灰石的研究历史很长。早在 1790 年，就有学者用希腊文字将这种材料命名为磷 灰石。1926年，有人用X射线衍射方法对人骨 和牙齿的矿物成分进行分析，认为其无机矿物 很像磷灰石。从1937年开始，国外发表了大量 有关磷灰石复合物晶体化学方面的文章。19世 纪60年代，国外学者大量报道了羟基磷灰石与 3.1
文献检索 检索人相关内容：第1作者。 检索文献时限：1996/2008。
磷灰石并烧结成陶瓷。1974/1975，日本学者发 现烧成的羟基磷灰石陶瓷具有很好的生物相容 性[1-3]。自此以后，世界各国都对羟基磷灰石材 料进行广泛的基础研究和临床应用研究。 由于纳米粒子具有表面效应、 小尺寸效应及 量子效应等独特的特性， 医学界也相继开始了对 纳米羟基磷灰石的研究， 并已发现纳米羟基磷灰 石具有更强的生物活性[4]。自1990年以后，对纳 米羟基磷灰石制备方法及其在医学领域的研究 有了突飞猛进的发展， 而且有关的文献报道还在 逐年增多。 目的
及其在临床的应用。 3 资料和方法
ISSN 1673-8225 CN 21-1539/R
CODEN: ZLKHAH
8143
https://www.360docs.net/doc/3211483573.html,
1 陕西科技大学材 料 科 学 与工 程 学 院， 陕西省西安市 710021；2 深圳大 学 深 圳 市特 种 功 能 材 料 重点 实 验 室， 广东省深圳市 518060
李颖华，等.生物医用纳米羟基磷灰石的性质及其制备
检 索 数 据 库 ： Science Direct 数 据 库 ( 网 址
https://www.360docs.net/doc/3211483573.html,)；中国期刊全文数 据 库 ( 网 址 http://222.24.66.12/kns50/ classical/singledbindex.aspx?ID=1） 。
检索词：英文检索词：nano-hydroxyapatite；
李 颖 华 ★， 女 ， 1984 年生，河南 省 南 阳 市人 ， 汉 族， 陕西科技大学 材 料 科 学与 工 程 学院在读硕士， 主 要 从 事 生物 材 料 的研究。 liyinghua840306 @https://www.360docs.net/doc/3211483573.html, 通 讯 作 者： 黄 剑 锋，教授，博士生 导师，博士，陕西 科 技 大 学材 料 科 学与工程学院， 陕 西 省 西 安 市 710021； 深圳大学 深 圳 市 特种 功 能 材料重点实验室， 深圳市 518060 huangjf@https://www.360docs.net/doc/3211483573.html,. cn 陕 西 省 教育 厅 自 然 科 学 专项 基 金 （项目编号： 08JK220）*
中图分类号:R318 文献标识码:A 文章编号:1673-8225 (2008)41-08143-04 收稿日期：2008-08-30 修回日期：2008-09-20 (54200808300009/ WJY·Y)
中文检索词：纳米羟基磷灰石。
检索文献类型：综述和研究快报。 检索文献量：共检索到178篇文献。
Figure 1 Crystal structure of HAp 图 1 HAp 的晶型结构
3.2
检索方法 纳入标准：①具有原创性，论点论据可靠的 羟基磷灰石的物理化学性质：人体骨骼中的
试验文章。②观点明确，分析全面的文章。③ 文献主题内容与此课题联系紧密的文章。
排除标准：①文献主题内容与此课题无联系
主要无机成分是羟基磷灰石，其理论密度为 折射率为1.64~1.65， 莫氏硬度为5， 3.156 g/cm3， 微溶于水，呈弱碱性(pH=7~9)，易溶于酸而难 溶于碱[7]。羟基磷灰石是强离子交换剂，分子 中的Ca2+容易被 Cd2+、Hg2+等有害金属离子和 Sr2+、Ba2+、Pd2+等重金属离子置换，还可与含 羧基的氨基酸、蛋白质、有机酸等发生反应[8]。
羟基磷灰石的生物学性质：羟基磷灰石具有
的文章。②观点模糊，论点论据不充分的试验 文章。③内容重复的文章。
文献评价：计算机初检得到 178篇文献，包
括中文 22 篇，英文 156篇。阅读标题和摘要进 行初筛，排除因研究目的与此无关的88篇，内 容重复的研究 60 篇，共保留其中 30 篇归纳总 结，其中前 4篇介绍了羟基磷灰石生物材料的 发展历程[1-4]；5~10篇介绍了羟基磷灰石的结构 及性质 方法
[5-10]
良好的生物相容性和化学稳定性，能与骨形成 紧密的结合。大量的生物相容性试验证明羟基 磷灰石无毒、无刺激、不致过敏反应、不致突 变、不致溶血，不破坏生物组织，并能与骨形 成牢固的化学结合，是一种很有应用前景的人 工骨和人工口腔材料。羟基磷灰石能吸附葡萄 聚糖， 有利于防止牙龈炎， 被用于牙膏添加剂。 另外，羟基磷灰石还与皮肤具有很好的相容 性，可作为植皮装置应用于临床[9-10]。 4.2
纳米羟基磷灰石的制备方法
；11~29篇介绍了羟基磷灰石的制备
[30]
[11-29]
；最后1篇对如何在低成本下制备大批 。
高质量的纳米粉体进行了总结 4 4.1 文献证据综合提炼
羟基磷灰石的结构及性质
羟基磷灰石的结构：骨骼中的矿物质是一种
碳酸磷灰石，其成分除含有钙、磷外、还有镁、 钠和一些微量元素。羟基磷灰石与人体骨骼晶 体成分和结构基本一致。羟基磷灰石理论组成 为Ca10(PO4)6(OH)2，Ca/P为1.67。羟基磷灰石晶 体为六方晶系，属L6PC对称型和P63/m空间群， 其结构为六角柱体， 与C轴垂直的面是一个六边 形 ， a 、 b 轴 夹 角 120 ° ， 晶 胞 参 数 a0=0.943~ 0.938 nm，c0=0.688~0.686 nm，单位晶胞含有10 个Ca 、6个PO4 和2个OH 。其中OH 位于晶胞 的4个角上， 10个Ca 分别占据2种位置， 4个Ca
2+ 2+ 2+ 3-
纳米羟基磷灰石的制备方法有许多种，通 常可分为湿法和干法[11]。湿法包括沉淀法、水 热法、溶胶-凝胶法、超声波合成法及微乳液法 等。干法为固态反应法等。
沉淀法： 沉淀法通过把一定浓度的钙盐和
磷盐混合搅拌，在一定的 pH 值下发生化学反 应，产生胶体羟基磷灰石沉淀物，在一定温度 下煅烧得到羟基磷灰石晶体粉末。周恒等 [12] 在常温常压水-乙醇反应体系下， 采用Ca(NO3)2 和(NH4)2HPO4为原料合成粒径为70 nm，纯度、 结晶度较好，晶体完整的柱状羟基磷灰石晶 体，并具有与人体骨羟基磷灰石晶体相似的结 构特征。该法制备过程简单易行，合成粉末的 纯度高、颗粒细，成本较低，是目前普遍采用 的一类制备医用羟基磷灰石粉体的方法。
水热法：水热法是指在密封压力容器中，以
占据CaⅠ位置，即z=0和z=1/2位置各2个，该位 置处于6个O组成的Ca-O八面体的中心。 6个Ca
2+
处于CaⅡ位置，即z=1/4和z=3/4位置各有3个， 位置处于3个O组成的三配位体中心。6个PO4
33-
四配位体分别位于z=1/4和z=3/4的平面上， 这些 PO4 四面体的网络使得羟基磷灰石结构具有较 好的稳定性
[5-6]
，见图1。
水或有机溶剂作为反应介质，在高温、高压下，
8144
P.O. Box 1200, Shenyang
110004
https://www.360docs.net/doc/3211483573.html,
李颖华，等.生物医用纳米羟基磷灰石的性质及其制备
https://www.360docs.net/doc/3211483573.html,
使难溶或不溶的物质溶解并重结晶的方法。 水热法合成羟 基磷灰石在160~200 ℃、1.0~2.0 MPa的蒸汽压条件下， 通过添加Ca(OH)2来调整Ca/P在1.50~1.67，可制得针状 结晶的单相羟基磷灰石。Earl等[13]采用Ca(NO3)2·4H2O 和 (NH4)2HPO4 为 原 料 经 水 热 条 件 24 h 合 成 直 径 10~ 60 nm，长100~500 nm的棒状纳米羟基磷灰石。该法制 备的粉体晶粒发育完整、粒度小且分布均匀、颗粒团 聚较轻，但该法对设备的耐蚀性要求较高，反应条件 苛刻。
溶胶-凝胶法：溶胶-凝胶法采用钙的柠檬酸盐或乙酸
微环境。
自蔓延燃烧法：自蔓延燃烧法是以溶胶-凝胶法为基
础，利用硝酸盐与羧酸反应，在低温下实现原位氧化自 发燃烧，快速合成羟基磷灰石前驱体粉末。该法具有实 验操作简单易行、实验周期短、污染少、产物颗粒团聚 少等优点。 韩颖超等[21]首次采用自蔓延燃烧法合成了分 布较均匀、平均粒径为85 nm的羟基磷灰石，并对制备 机制及影响该工艺的主要因素（溶液中的水含量、溶液 的pH值、柠檬酸的量及加热和烧成温度）进行了探讨， 研究表明自然烧法制备纳米羟基磷灰石的反应原理主 要是络合物机制和氧化还原反应机制。
快速均匀沉淀法：快速均匀沉淀法是在综合各种液相
钙与磷酸反应获得溶胶，溶胶在一定条件下老化为凝 胶，凝胶在真空状态下经低温干燥和高温煅烧处理，获 得纳米级羟基磷灰石
[14]
。 宋云京等
[15]
以Ca(NO3)2· 4H2O
法的基础上，采用均匀沉淀剂如尿素等来均匀沉积纳米 材料的方法。其利用酸度、温度对反应物解离的影响， 在一定条件下制得含有所需反应物的稳定前驱体溶液， 通过迅速改变溶液的酸度、温度来促进颗粒大量生成， 并借助表面活性剂防止颗粒团聚，从而获得均匀分散的 纳米颗粒，该法主要体现了快速均匀的特点。江昕等[22] 采用快速均匀沉淀法制备出结晶性能较好、粒径大小约 80 nm的羟基磷灰石微粒。
电化学沉积法：电化学沉积法是直接从Ca，P电解水
和P2O5为原料，无水乙醇为溶剂，将P2O5的醇溶液滴入 Ca(NO3)2·4H2O的醇溶液制得溶胶，溶胶水浴加热转变 为凝胶，经干燥、500 ℃煅烧后制得30 nm纯度高，粒 度均匀的羟基磷灰石颗粒。该法的特点是原料混合均 匀，产品粒子化学均匀性好、纯度高、颗粒细，可容纳 不溶性组分或不沉淀组分，烘干后凝胶颗粒烧结温度 低。但其原料价格高，有机溶剂毒性及高温热处理时颗 粒容易快速团聚等因素制约了这种方法的应用。
超声波合成法：超声波在水介质中引起气穴现象，使
溶液中制取纳米羟基磷灰石涂层的方法。Zhu等[23]采用 水热电化学沉积工艺在碳/碳复合材料表面制备羟基磷 灰石涂层，所得涂层由针状纳米羟基磷灰石组成，且与 基体结合牢固。
机械化学法： 机械化学法是利用研磨压力打乱物质表
微泡在水中形成、生长和破裂，激活化学物种的反应活 性，从而有效地加速液体和固体反应物之间非均相化学 反应的速度。超声波法合成的羟基磷灰石粉末非常细、 粒径分布范围窄，而且这种合成方法在某些方面比其他 加热的方法更为有效， 但其反应机制还不十分清楚。 Cao 等[16]以Ca(NO3)2·4H2O、NH4H2PO4和尿素为原料，采 用超声波合成法制备出无团聚、粒度小、活性高的羟基 磷灰石纳米粉体，并详细研究了不同反应条件和超声功 率对羟基磷灰石晶型及颗粒度的影响。
微乳液法： 微乳液法是利用两种互不相容的溶剂在表
面键合，并且从热力学和动力学的角度同时提高反应速 度。Silva等[24]将Ca3(PO4)2·×H2O与Ca(OH)2，CaHPO4 与Ca(OH)2，Ca(OH)2与P2O5，CaHPO4与Ca2CO3四组固 体混合物研磨60 h， 获得了22~39 nm的羟基磷灰石粉体。 该法简单易行，但合成的粉体形状不规则，因此一些纳 米材料的特性表现不明显。
高温固相合成法：以固态磷酸钙及其它化合物的混合
面活性剂的作用下形成一个均匀的乳液，从乳液中析出 固相。用微乳液法制备纳米羟基磷灰石的报道很少，新 加坡国立大学材料系的Lim
[17-19]
物为原料在高温下通入水蒸汽，可以得到符合化学计 量，无晶格收缩，结晶性能好的羟基磷灰石粉末[25]。但 该法要求相对较高的温度和热处理时间，粉末的可烧结 性较差，制得的晶粒尺寸较大，且有杂质存在，使其应 用受到了一定的限制。
微 波 固 相 合 成 法 ： 冯 杰 等 [26] 将 Ca(NO3)2 · 4H2O 与
最先采用该法对制备羟
基磷灰石进行了研究，其方法是将CaCl2与(NH4)2HPO4 分别制成微乳液，油相为环乙醇，表面活性剂为 HP5+HP9，将两种微乳液混合后放置一定的时间，将沉 淀物用乙醇洗涤，制备出了粒径为20~40 nm的羟基磷灰 石粉体。任卫等[20]以二已基琥珀酰磺酸钠（AOT）为表 面活性剂，异辛烷为油相，Ca(OH)2为反应试剂，制备 出球状纳米羟基磷灰石颗粒，并通过该微乳液体系相图 确定制备体系的主要参数，研究羟基磷灰石形成的机制 和微乳液对颗粒大小、形貌的影响。微乳液法实验装置 简单， 操作方便， 合成的纳米颗粒粒径可控、 分布较窄， 颗粒细小、大小均一，是制备均匀大小尺寸颗粒的理想
Na3PO4·12H2O在纯固态下，经充分研磨后用微波加热 30 s获得粒径为40 nm的羟基磷灰石粒子。当Ca/P为1.67 时， 用微波间隔加热1 min可获得规则的直径在60~80 nm、 长度约400 nm左右的羟基磷灰石纳米棒。该方法反应条 件温和、反应步骤简单易于操作，且能在极短时间内合 成形貌规则和晶型完美的纳米羟基磷灰石，有望实现羟 基磷灰石材料的大规模产业化[19]。
ISSN 1673-8225 CN 21-1539/R
CODEN: ZLKHAH
8145
https://www.360docs.net/doc/3211483573.html,
李颖华，等.生物医用纳米羟基磷灰石的性质及其制备
冲击波合成法：廖其龙等[27]将 CaCO3和 CaHPO4混合
6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
后装入钢制回收器内，经冲击波处理后得到羟基磷灰石 粉末。与传统固相反应法相比较，冲击波合成的羟基磷 灰石粉末有相似的晶体结构与成分，且其粒度更细，分 布更均匀， 内部存在着大量的晶格应变， 有更高的活性。 冲击波合成法是制备纳米羟基磷灰石粉末的一种有效 的新方法。
自组装法： 自组装法， 即通过分子间特殊的相互作用，
组装成有序的纳米结构，实现高性能化和多功能化，其 主要原理是分子间力的协同作用和空间互补，如静电吸 引、氢键、疏水性缔合等[28]。Rhee等[29]将硫酸软骨素溶 于0.7 mol/L的H3PO4溶液中，再将该混合溶液缓慢加入 0.45 mol/L的Ca(OH)2溶液中， 同时剧烈搅拌并调整pH为 9.0，得到在硫酸软骨素上沿C轴定向生长的羟基磷灰石 纳米颗粒。 5 结论和展望 纳米羟基磷灰石作为一种新型的生物医用材料，对 其制备方法的研究已取得较快的发展，但各种制备方法 的工业化大生产还面临着许多困难，首要解决的问题是 如何在低成本下制备大批高质量的纳米粉体。到目前为 止，要想获得“理想粉体” （即同时满足组分均匀、颗 粒细、粒径分布窄、无团聚、比表面积大等苛刻条件） 依然十分困难；更重要的是，虽然制备其中某种特性或 几种特性比较突出的高质量的纳米粉体并不太难，但其 成本往往比较高。因此，工业化低成本制备设备的研发 将是下一阶段的研究重点。在此基础上，进一步研究制 备过程中纳米粉体的形成、生长机制及各种条件的影 响。 此外，为了解决该材料脆性大、强度低、力学性能 差的问题，可通过以下两个途径：①制备力学性能更佳 的致密羟基磷灰石陶瓷及纳米羟基磷灰石复合材料。② 将纳米羟基磷灰石作为涂层材料使用，制备纳米羟基磷 灰石涂层生物复合材料，例如羟基磷灰石涂层钛合金材 料及羟基磷灰石涂层碳/碳复合材料等[30]。 6
1 2 3 4 5
17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30
沈卫 , 顾燕芳 , 刘昌胜 , 等 .羟基磷灰石的表面特性 [J]. 硅酸盐通报 , 1996, 17(1): 45-52 资文华, 孙俊赛, 陈庆华, 等.纳米羟基磷灰石制备工艺的最新研究 进展[J].昆明理工大学学报(理工版), 2003, 28(4): 28-31 陈德敏.生物陶瓷材料[J].口腔材料器械杂志，2007,15(2):94-100 唐月军，吕春堂.医用复合生物陶瓷的研究进展[J].国际生物医学工 程杂志，2006,29(2):114-116+131 陈菲 . 羟基磷灰石生物医用陶瓷材料的研究与发展 [J]. 中国陶瓷， 2006,42(4):8-10+13 赵冰, 杜荣归, 林昌健.羟基磷灰石生物陶瓷材料的制备及其新进展 [J].功能材料, 2003, 2(34): 126-129 周恒， 李振铎， 李敦钫， 等.纳米羟基磷灰石晶体的制备及表征[J]. 有 色金属(冶炼部分)，2006,(S1):12-14 Earl JS, Wood DJ, Miline SJ. Hydrothermal synthesis of hydroxyapatite. Journal of Physics: Conference series 2006; (26):268-271 Hench LL. Sol-gel materials for bioceramic applications. Solid state science 1997; 2:604-610 宋云京，温树林，李木森，等.高品质羟基磷灰石纳米粉体的制备及 物理化学过程研究[J].无机材料学报，2002,17(5):985-991 Cao LY, Zhang CB, Huang JF. Influence of temperature, [Ca2+], Ca/P ratio and ultrasonic power on the crystallinity and morphology of hydroxyapatite nanoparticles prepared with a novel ultrasonic precipitation method. Materials Letters 2005; 59: 1902-1906 Lim GK, Wang J, Ng SC, et al. Processing of Fine Hydroxyapatite Powders ViaanInverse Microemulsion Route. Mater Lett 1997; 28: 431-436 Lim GK, Wang J, Ng SC, et al. Processing of hydroxyapatite via microemulsion and emulsion routes. Biomaterials 1997; 18(21):1433-1439 Lim GK, Khoo AL, Tham LS, et al. Hypoglycemia in nondiabetetic patients undergoing albumin dialysis by molecular adsorbent recirulating system. Liver Transpl 2003;9(9):949-953 任卫，李世普，王友法.微乳液法制备纳米羟基磷灰石的机理[J].材 料研究学报, 2004,18(3):257-264 韩颖超 ,王欣宇 ,李世普, 等 .自然烧法合成纳米HAp粉末 [J].硅酸盐学 报, 2002,30(3):387-389 江昕，韩颖超，李世普，等.快速均匀沉淀法制备纳米级羟基磷灰石 粉末[J].硅酸盐通报, 2002,21(1):44-46 Zhu GY, Huang JF, Cao LY, et al. Preparation of Hydroxyapatite Coatings on Carbon/Carbon Composites by a Hydrothermal Electrodeposition Process. Key Engi Materials 2008; 372: 1238-1240 任琳，曹田.纳米羟基磷灰石合成方法研究新进展[J].现代技术陶瓷， 2006,27(2):21-24 Silva CC, Pinheiro DG, Oliveira RS, et al. Properties and in vivo investigation of nanocrystalline hydroxyapatite obtained by mechanical alloying. Material Sci and Eng 2004; 24:549-554 冯杰，曹洁明，邓少高.纳米结构羟基磷灰石的微波固相合成新方法 [J].无机化学学报，2005,21(6):801-804 廖其龙，杨世源，蔡灵仓，等.用冲击波合成法制备羟基磷灰石粉体 [J].高压物理学报, 2002,16(4):249-253 Chen H, Clarkson BH, Sun K, et al. Self-assembly of synthetic hydroxyapatite nanorods into an enamel prism-like structure. J Colloid Interface Sci 2005; 288(1):97-103 Rhee SH, Tanaka J. Self-assembly phenomenon of hydroxyapatite nanocrystals on chondroitin sulfate. J Mater Sci Mater Med 2002; 13(6):597-600 徐淑华 , 王迎军 , 罗承萍 . 生物羟基磷灰石涂层的研究进展 [J]. 材料 导报, 2002, 16(1): 48-50
关于作者 ：第 1 作者构思、设计本综述，第 1 作者搜集资
料并起草，第 2、3、4 作者参与解析相关数据，第 3 作者审校。
利益冲突： 无利益冲突。 此问题的已知信息： 羟基磷灰石是动物和人体骨骼的主要
无机矿物成分。纳米羟基磷灰石既有纳米材料的特性，又有良 好的生物相容性，在生物医学领域具有非常广阔的应用前景。 纳米羟基磷灰石的研究历史较短，其结构特性、物理化学及生 物学特性已明确。关于纳米羟基磷灰石实验室制备方法的研究 也已完善。
参考文献
卢志华, 孙康宁, 李爱民.羟基磷灰石复合材料的研究现状与发展趋 势[J].材料导报，2003, 17(9)：197-199 陈德敏.生物陶瓷材料（三）[J].口腔材料器械杂志, 2006, 15(1): 46 Vallet-Regi M, Balas F, Colila M. Bone-regenerative bioceramic implants with drug and protein controlled delivery capability. Chemistry 2007; 10(2):2-51 马锋, 王建华, 赵华强, 等.不同直径羟基磷灰石纳米颗粒对成骨细 胞代谢的影响[J].上海口腔医学, 2007, 16(2): 201-202 张阳德，乐园，赵梓屹. 羟基磷灰石骨修复材料[J].中国现代医学杂 志，2006,16(1):72-75
本综述增加的新信息： 纳米羟基磷灰石的大批量工业化低
成本制备尚存在一定困难，工业化设备的研发将是下一步研究 的重点。此外，通过复合技术和涂层技术有望解决医用纳米羟 基磷灰石材料的脆性问题。
8146
P.O. Box 1200, Shenyang
110004
https://www.360docs.net/doc/3211483573.html,
书籍介绍：纳米生物技术——概念、应用和前景
书籍介绍：纳米生物技术——概念、应用和前景 2016-06-18 12:07来源：内江洛伯尔材料科技有限公司作者：研发部 《纳米生物技术——概念、应用和前景》封面 纳米技术（Nanotechnology）是一门应用科学，其目的在于研究于纳米规模时，物质和设备的设计方法、组成、特性以及应用。纳米科技是许多如生物、物理、化学等科学领域在技术上的次级分类，美国国家纳米科技启动计划（National Nanotechnology Initiative）将其定义为“1至100纳米尺寸尤其是现存科技在纳米规模时的延伸”。纳米科技的世界为原子、分子、高分子、量子点和高分子集合，并且被表面效应所掌控，如范德瓦耳斯力、氢键、电荷、离子键、共价键、疏水性、亲水性和量子穿隧效应等，而惯性和湍流等巨观效应则小得可以被忽略掉。举个例子，当表面积对体积的比例剧烈地增大时，开起了如催化学等以表面为主的科学新的可能性。 《纳米生物技术：概念、应用和前景》作为该领域的一个纲要，综合了来自生物有机化学、生物无机化学、分子生物学、材料科学以及生物分析学等多方面的成就，希望能够使读者对该领域现在以及将来的发展有一个深刻的了解。 《纳米生物技术：概念、应用和前景》主要分为四个部分：界面体系、基于蛋白的纳米结构、基于DNA的纳米结构、纳米分析学。 书中的每一章都详细介绍了当前可用的方法并包含了很多参考文献，从而使得这《纳米生物技术：概念、应用和前景》成为那些想深入研究纳米生物技术的化学家、生物学家以及材料学家的领域导航。
第一部分界面体系 1 生物相容性无机器件 2 微流控与纳米技术：芯片实验室器件及其在纳米生物技术领域的潜在应用 3 蛋白质的微接解印刷 4 细胞-纳米结构的相互作用 5 体外高清晰的神经细胞网络 第二部分基于蛋白质的纳米结构 6 S-层 7 工程化的纳米孔 8 基因方法实现程序组装 9 纳米粒子的微生物产 10 磁小体：细菌中的纳米磁性铁矿材料 11 细菌视紫红质及其在技术应用领域中的前景 12 聚合物纳米容器 13 工程环境中生物分子马达的操作 14 纳米粒子-生物材料杂化系统 第三部分 DNA的纳米结构 15 DNA-蛋白质纳米结构 16 DNA模板电子器件 17 DNA-金属纳米导线网络的仿生制造 18 纳米生物空腔内的矿化：仿生铁蛋白质用于高密度数据存储 19 DNA-金纳米粒子复合物 20 DNA纳米结构用于力学和计算：生命中心分子的非线性思考 21 纳米颗粒用非病毒转染剂 第四部分纳米分析学 22 用于生物标记的荧光量子点 23 纳米粒子的分子标记 24 表面生物学：应用原子力显微镜与分子拉伸（Molecular Pulling）技术研究生物分子结构 25 力谱 26 用于表面增强拉曼散射和表面等离子共振的生物功能化纳米粒子 27 生物偶联的氧化硅纳米粒子在生物分析中的应用 主题词索引
纳米生物医学材料的应用
纳米生物医学材料的应用 摘要：纳米材料和纳米技术是八十年代以来兴起的一个崭新的领域,随着研究的深入和技术的发展,纳米材料开始与许多学科相互交叉、渗透,显示出巨大的潜在应用价值,并且已经在一些领域获得了初步的应用。本文论述了纳米陶瓷材料、纳米碳材料、纳米高分子材料、微乳液以及纳米复合材料等在生物医学领域中的研究进展和应用。 关键字：纳米材料；生物医学；进展；应用 1. 前言 纳米材料是结构单元尺寸小于100nm的晶体或非晶体。所有的纳米材料都具有三个共同的结构特点:(1)纳米尺度的结构单元或特征维度尺寸在纳米数量级(1~100nm),(2)有大量的界面或自由表面,(3)各纳米单元之间存在着或强或弱的相互作用。由于这种结构上的特殊性,使纳米材料具有一些独特的效应,包括小尺寸效应和表面或界面效应等,因而在性能上与具有相同组成的传统概念上的微米材料有非常显著的差异,表现出许多优异的性能和全新的功能,已在许多领域展示出广阔的应用前景,引起了世界各国科技界和产业界的广泛关注。 “纳米材料”的概念是80年代初形成的。1984年Gleiter首次用惰性气体蒸发原位加热法制备成功具有清洁表面的纳米块材料并对其各种物性进行了系统研究。1987年美国和西德同时报道,成功制备了具有清洁界面的陶瓷二氧化钛。从那时以来,用各种方法所制备的人工纳米材料已多达数百种。人们正广泛地探索新型纳米材料,系统研究纳米材料的性能、微观结构、谱学特征及应用前景,取得了大量具有理论意义和重要应用价值的结果。纳米材料已成为材料科学和凝聚态物理领域中的热点,是当前国际上的前沿研究课题之一[1]。 2. 纳米陶瓷材料 纳米陶瓷是八十年代中期发展起来的先进材料,是由纳米级水平显微结构组成的新型陶瓷材料,它的晶粒尺寸、晶界宽度、第二相分布、气孔尺寸、缺陷尺寸等都只限于100nm量级的水平[2]。纳米微粒所具有的小尺寸效应、表面与界面效应使纳米陶瓷呈现出与传统陶瓷显著不同的独特性能。纳米陶瓷已成为当前材料科学、凝聚态物理研究的前沿热点领域,是纳米科学技术的重要组成部分[3]。 陶瓷是一种多晶材料,它是由晶粒和晶界所组成的烧结体。由于工艺上的原因,很难避免材料中存在气孔和微小裂纹。决定陶瓷性能的主要因素是组成和显微结构,即晶粒、晶界、气孔或裂纹的组合性状,其中最主要的是晶粒尺寸问题,晶粒尺寸的减小将对材料的力学性能产生很大影响,使材料的强度、韧性和超塑性大大
羟基磷灰石研究进展
羟基磷灰石研究进展 摘要：由于羟基磷灰石( HA) 不但与人体骨骼晶体成分和结构基本一致,而且其生物 相容性、界面生物活性均优于医用钛、硅橡胶及植骨用碳材料等植入医用材料,另外有极好骨传导性和与骨结合的能力, 无毒副作用, 无致癌作用,所以被广泛用作硬组织修复材料和骨填充材料的生理支架以及疾病、意外事故中的骨修复材料。同时，羟基磷灰石具有良好的生物活性,具有特殊的晶体化学特点，是较好的生物材料,被广泛应用于骨组织的修复与替代技术.目前,羟基磷灰石涂层的制备方法有等离子喷涂法、激光熔覆法、电结晶液相沉积法、溶胶-凝胶法等。对于制备要求较高、具有表面活性的吸附材料羟基磷灰石而言,溶胶- 凝胶法是较为合适的方法,本文羟基磷灰石涂层进行了研究。主要从羟基磷灰石的合成制备,复合材料涂层种类及HA涂层影响因素，应用等方面对羟基磷灰石进行介绍，并对其进行研究展望。 关键词：羟基磷灰石制备复合材料涂层研究进展 前言 羟基磷灰石是一种磷酸钙生物陶瓷, 与人体自然骨和牙齿等硬组织中的无机质在 化学成分和晶体结构上具有相似性，是一类重要的骨修复材料,分子式为Ca10 ( PO4) 6 ( OH ) 2 , 简写为HA 或HAP,Ca/ P 物质的量比理论值为1. 67, 属磷酸钙陶瓷中的一种生物活性材料。从分子结构( 如图1) 可以看出, 它易与周围液体发生离子交换。HA 属六方晶系, 空间群为P63/m。其结构为六角柱体, 与c轴垂直的面是一个六边形, a、b 轴的夹角为120 °, 晶胞常数a= b= 9. 324 A , c= 6. 881A 。单位晶胞含有10 个 [ Ca]2+、6个[ PO4]3-和2个 [ OH]-, 这样的结构和组成使 得H A 具有较好的稳定性。 磷灰石是自然界广泛分布的 磷酸钙盐矿物，根据其结构通 道中存在的阴离子的种类, 可分为氟-、氯-、羟磷灰石等 不同亚种矿物。其中，羟基磷 灰石(hydroxyapatite，缩写为 HA或HAp)的研究和应用最 广泛。羟基磷灰石是人体和动 物的骨骼和牙齿的主要无机 成分，具有良好的生物相容性和生物活性，HA材料对动物体人体无毒、无害、无致 癌作用，可增强骨愈合作用，能与自然骨产生化学结合，HA植入人体后对组织无刺 激和排斥作用,能与骨形成很强的化学结合,用作骨缺损的充填材料,为新骨的形成提供
羟基磷灰石研究进展
2010-2011 第2学期《生物医用材料》期中考试 姓名： 学号： 学院： 专业： 班级： 任课老师：
羟基磷灰石研究进展 摘要：由于羟基磷灰石( HA) 不但与人体骨骼晶体成分和结构基本一致,而且其生物 相容性、界面生物活性均优于医用钛、硅橡胶及植骨用碳材料等植入医用材料,另外有极好骨传导性和与骨结合的能力, 无毒副作用, 无致癌作用,所以被广泛用作硬组织修复材料和骨填充材料的生理支架以及疾病、意外事故中的骨修复材料。同时，羟基磷灰石具有良好的生物活性,具有特殊的晶体化学特点，是较好的生物材料,被广泛应用于骨组织的修复与替代技术.目前,羟基磷灰石涂层的制备方法有等离子喷涂法、激光熔覆法、电结晶液相沉积法、溶胶-凝胶法等。对于制备要求较高、具有表面活性的吸附材料羟基磷灰石而言,溶胶- 凝胶法是较为合适的方法,本文羟基磷灰石涂层进行了研究。主要从羟基磷灰石的合成制备,复合材料涂层种类及HA涂层影响因素，应用等方面对羟基磷灰石进行介绍，并对其进行研究展望。 关键词：羟基磷灰石制备复合材料涂层研究进展 前言 羟基磷灰石是一种磷酸钙生物陶瓷, 与人体自然骨和牙齿等硬组织中的无机质在 化学成分和晶体结构上具有相似性，是一类重要的骨修复材料,分子式为Ca10 ( PO4) 6 ( OH ) 2 , 简写为HA 或HAP,Ca/ P 物质的量比理论值为1. 67, 属磷酸钙陶瓷中的一种生物活性材料。从分子结构( 如图1) 可以看出, 它易与周围液体发生离子交换。HA 属六方晶系, 空间群为P63/m。其结构为六角柱体, 与c轴垂直的面是一个六边形, a、b 轴的夹角为120 °, 晶胞常数a= b= 9. 324 A , c= 6. 881A 。单位晶胞含有10 个[ Ca]2+、6个[ PO4]3-和2个 [ OH]-, 这样的结构和组成使 得H A 具有较好的稳定性。 磷灰石是自然界广泛分布的 磷酸钙盐矿物，根据其结构通 道中存在的阴离子的种类, 可分为氟-、氯-、羟磷灰石等 不同亚种矿物。其中，羟基磷 灰石(hydroxyapatite，缩写为 HA或HAp)的研究和应用最 广泛。羟基磷灰石是人体和动 物的骨骼和牙齿的主要无机 成分，具有良好的生物相容性和生物活性，HA材料对动物体人体无毒、无害、无致 癌作用，可增强骨愈合作用，能与自然骨产生化学结合，HA植入人体后对组织无刺 激和排斥作用,能与骨形成很强的化学结合,用作骨缺损的充填材料,为新骨的形成提供
纳米羟基磷灰石及其复合材料的研究进展_李志宏
医疗卫生装备?２００７年第２８卷第４期 ＣｈｉｎｅｓｅＭｅｄｉｃａｌＥｑｕｉｐｍｅｎｔＪｏｕｒｎａｌ?２００７Ｖｏｌ．２８Ｎｏ．４ 纳米羟基磷灰石及其复合材料的研究进展 李志宏 武继民 李瑞欣 许媛媛 张西正 （军事医学科学院卫生装备研究所 天津市 ３００１６１） 摘要纳米羟基磷灰石具有良好的生物相容性和生物活性，是较好的生物材料，被广泛应用于骨组织的修复与替代技 术。但是，由于材料本身力学性能较差制约了羟基磷灰石的进一步应用，因此，提高及制备综合性能优越的纳米羟基磷灰石复合生物材料是当今研究的重心和热点。综述了纳米羟基磷灰石制备的主要方法及其复合生物材料的研究进展，并探讨了纳米羟基磷灰石骨修复材料的发展方向。关键词 纳米羟基磷灰石；复合材料；骨修复 Ａｄｖａｎｃｅｓｉｎｎａｎｏ－ｈｙｄｒｏｘｙａｐａｔｉｔｅａｎｄｉｔｓｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ＬＩＺｈｉ－ｈｏｎｇ，ＷＵＪｉ－ｍｉｎ，ＬＩＲｕｉ－ｘｉｎ，ＸＵＹｕａｎ－ｙｕａｎ，ＺＨＡＮＧＸｉ－ｚｈｅｎｇ （ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＭｅｄｉｃａｌＥｑｕｉｐｍｅｎｔ，ＡｃａｄｅｍｙｏｆＭｉｌｉｔａｒｙＭｅｄｉｃａｌＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｔｉａｎｊｉｎ３００１６１，Ｃｈｉｎａ） ＡｂｓｔｒａｃｔＮａｎｏ－ｈｙｄｒｏｘｙａｐａｔｉｔｅｈａｓｂｅｅｎｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄａｓｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｖｅａｎｄｐｒｏｓｔｈｅｔｉｃｍａｔｅｒｉａｌｆｏｒｏｓｓｅｏｕｓｔｉｓｓｕｅ，ｏｗｉｎｇｔｏｉｔｓｅｘｃｅｌｌｅｎｔｂｉｏｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙａｎｄｔｉｓｓｕｅｂｉｏａｃｔｉｖｉｔｙ．Ｂｕｔｔｈｅｐｏｏｒｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｙｏｆｈｙｄｒｏｘｙａｐａｔｉｔｅｒｅｓｔｒｉｃｔｓｉｔｓｆｕｒｔｈｅｒａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ．Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｅｎｈａｎｃｅｔｈｅｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｔｈｅｍａｔｅｒｉａｌ，ｍａｎｙｒｅｓｅａｒｃｈｅｓｈａｖｅｂｅｅｎｄｅｄｉｃａｔｅｄｔｏｔｈｅｓｙｎｔｈｅｓｉｚａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｃｏｍｐｏｓｉｔｅｍａｔｅｒｉａｌｓ．Ｔｈｉｓａｒｔｉｃｌｅｒｅｖｉｅｗｓｔｈｅｍａｉｎｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｓｏｆｎａｎｏ－ｈｙｄｒｏｘｙａｐａｔｉｔｅａｎｄｔｈｅａｄｖａｎｃｅｍｅｎｔｉｎｒｅｓｅａｒｃｈｏｆｉｔｓｃｏｍｐｏｓｉｔｅ．Ｔｈｅｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓｉｎｔｈｉｓｒｅｓｅａｒｃｈａｒｅａａｒｅｄｅｓｃｒｉｂｅｄａｓｗｅｌｌ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓｎａｎｏ－ｈｙｄｒｏｘｙａｐａｔｉｔｅ；ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｍａｔｅｒｉａｌ；ｂｏｎｅｒｅｐａｉｒ 作者简介：李志宏，硕士，主要从事高分子材料和生物材料方面的研究； 武继民，博士，硕士生导师，副研究员。 羟基磷灰石（ｈｙｄｒｏｘｙａｐａｔｉｔｅ，ＨＡ或ＨＡＰ）是自然骨无机质的主要成分，具有良好的生物相容性和生物活性，可以引导骨的生长。其表面具有极性，与机体组织有较强的亲和力，与骨组织形成牢固的骨性结合，是公认性能良好的骨修复替代材料。本文综述了纳米羟基磷灰石复合生物材料的研究进展，并探讨了其可能的发展方向。 １纳米羟基磷灰石的合成 羟基磷灰石超微粉属无机材料，常用制备方法有水热法、 沉淀法、溶胶－凝胶法、微乳液法等。此外，还有等离子体喷涂法、干法、冲击波法等。 １．１水热法 水热法是指在密封压力容器中，以水溶液作反应介质，在 高温、高压下，使通常难溶或不溶的物质溶解且重结晶的一种制备材料的方法。它可以用来生长各种单晶，制备超细、无团聚或少团聚、结晶完好的陶瓷粉体和无机纤维或晶须增强材料。近年来，水热法制备羟基磷灰石也取得了很大的进展。 廖其龙等［１］经水热反应获得了晶粒完整、 粒度在１００ｎｍ以下的柱状或针状ＨＡ晶体，结果表明：随Ｃａ／Ｐ比的增加，进入磷灰石结构的ＣＯ３２－的量增加，引起晶格畸变，晶粒尺寸降低。肖秀峰等［２］研究发现随水热温度的提高和时间的延长，晶体发育越完整，晶粒尺寸越大。郭广生等［３］ 研究中发现水热温度和反应时间对ＨＡ微晶尺寸变化有较大的影响，高温有利于ＨＡ微晶在ａ轴方向的生长，而延长时间则有利于其在ｃ轴方向的生长。刘晶冰等［４］在较低温度下合成了结晶度较高的棒状羟基磷灰石粉末，同时研究了ｐＨ值及温度对产物结构及形貌的 影响。 １．２沉淀法 沉淀法通常是在溶液状态下将不同化学成分的物质混合， 在混合溶液中加入适当的沉淀剂制备超微颗粒的前驱体沉淀物，再将此沉淀物进行干燥或煅烧，从而制得相应的超微颗粒。此法制备纳米ＨＡ大多采用无机钙盐和磷酸盐反应得到。 任卫等［５］采用均相共沉淀法和爆发成核法制备出了可长期稳定的、尺度在６０～７０ｎｍ的ＨＡ溶胶和纳米粒子。 吕奎龙等［６］ 经研究发现：加入形核剂、适当提高反应温度及搅拌速度有 利于制备纯净的羟基磷灰石。李玉峰［７］研究表明：控制反应温度、加料速率，使体系维持一定ｐＨ值范围，并适当引入超声波及其它强化条件，可以合成Ｃａ／Ｐ比值较为理想、ＨＡ相较纯、晶粒度（２７２．２￣５４４．７）分布好的羟基磷灰石。郭大刚等［８］制得尺寸和形状更接近于人体骨磷灰石结构的ＨＡ颗粒，并具有较好的尺寸稳定性，６００℃下仍能保持不团聚长大。 １．３溶胶－凝胶法（Ｓｏｌ－Ｇｅｌ） 溶胶凝胶法的基本原理是：将金属醇盐或无机盐水水解， 然后使溶质聚合胶化，再将凝胶干燥、焙烧，最后得到无机材料。其优点是：原料均匀混合；产品粒子化学均匀性好、纯度高、颗粒细；可容纳不溶性组分或不沉淀组分；烘干后凝胶颗粒烧结温度低。 黄志良等［９］用Ｓｏｌ－Ｇｅｌ法制备了不同钙磷摩尔比的ＨＡＰ和不同ＣＯ３２－含量的ＨＡＰ，并系统研究此２类磷灰石的热稳定性。结果表明：Ｃａ和ＨＡＰ由于存在填隙缺陷结构，表现出较高的热稳定性；在１５０￣８００℃范围内ＣＨＡＰ（含有ＣＯ３２－的ＨＡＰ）中的ＣＯ３２－脱除是非平衡态的连续固溶体分解，同时其结晶度增加且晶粒重结晶长大。袁媛等［１０］以四水硝酸钙和磷酸三甲酯为 中图分类号：ＴＢ３８３；ＴＢ３３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００３－８８６８（２００７）０４－００３０－０２ ＧＥＮＥＲＡＬＲＥＶＩＥＷ 综述 ３０
纳米技术在生物医药中的应用(一)
纳米技术在生物医药中的应用(一) 摘要纳米技术是在纳米尺度上研究物质的特性，通过组建和利用纳米材料来实现特有功能和智能作用的高科技先进技术。介绍了纳米技术在生物医药中的应用现状和前景，并分析了纳米技术在生物医药领域应用中的纳米材料安全性和成本问题。 关键词纳米技术纳米材料生物医药1990年在美国召开了第一届纳米技术国际学术会议，成为纳米科技发展进步的一个重要标志。1999年，美国的RobertAFreitasJr出版了《纳米医学》，表明了纳米科技的发展已促使人们开始多方面考虑并且探索纳米科技在医学临床诊治、药物学等方面的应用。纳米技术作为一项新兴技术，在生物医药领域具有十分广阔的应用前景。1纳米技术 纳米是英文nanometre的译名，像米、厘米、毫米等一样，是一个长度单位。1纳米（nm）为10-9米，也即百万分之一毫米，相当于一根头发丝直径的五万分之一。更形象地讲，如果把1nm的物体放在乒乓球上，就像一个乒乓球放在地球上。在纳米尺度上，由于物质的量子效应，物质的局域性和巨大的表面、界面效应，形成的材料性能发生了由量变到质变的飞跃，从而突变或产生奇异的新现象。 纳米技术是指在纳米尺度上研究物质（包括原子、分子的操纵）的特性，通过组建和利用纳米材料来实现特有功能和智能作用的高科技先进技术。这一基本概念普遍认为由美国著名物理学家、诺贝尔物理奖获得者RichardFeynman在一次题为《在物质底层有很大的空间》的演讲中提出，“为什么我们不可以从另外一个方向出发，从单个的分子甚至原子开始组装，以达到我们的要求……如果有一天能按照人们的意志安排一个个原子和分子，将会产生什么样的奇迹”。 纳米技术涵盖领域广泛，包括纳米材料学、纳米生物学和纳米显微学等方面，它建立了一种崭新的思维方式，使人类能够利用越来越小、越来越精确的物质和越来越精细的技术成品来满足更高层次的要求。目前，由于纳米技术具有的独特优势以及人们对健康和重大疾病防治等问题的日益关注，纳米技术开始广泛应用于生物医药领域。 2纳米技术在生物医药中的应用 方兴未艾的纳米技术把人类对微观世界的认识带入了一个全新的境界，同时也为人类战胜疾病、提高健康水平提供了更为有力的武器。就目前而言，纳米技术在生命领域的应用前景已逐渐展现，并且许多设想已经逐渐实现，可以预见纳米技术将渗透至生物医药研究和应用的方方面面。 2.1万能的机器人 1986年，美国预见研究所的工程师埃里克·德雷克斯勒说：“我们为什么不制造出成群的、肉眼看不见的微型机器人，让它们在地毯或书架上爬行，把灰尘分解成原子，再将这些原子组装成各种物品。这些微型机器人不仅是搬运原子的建筑工人，同时还具有绝妙的自我复制和自我修复能力。” 同时，还有些科学家设想将蛋白质芯片或基因芯片组装成尺寸比人体红细胞还小的纳米机器人，使其具有某些酶的功能，它是纳米机械装置与生物系统的有机结合，在生物医学工程中可充当微型医生，解决传统医生难以解决的问题。将这些纳米机器人注入血管内，可按照预定程序，直接打通脑血栓，清洁心脏动脉脂肪沉积物等，达到预防和治疗心脑血管疾病的目的。 除此以外，不同的组合方案还可组装出其他功能的纳米机器人，例如，有的可以吞噬病菌、杀死癌细胞；有的可以作为人体器官的修复工具，修复损伤的器官和组织等，以完成整容手术或其他器官修复手术；有的可以进行基因装配工作，除去基因中错误或有害的DNA片段，并将正常的DNA片段装配进染色体，使机体正常运作。 2.2灵敏的检测器
微纳米生物技术及其在药物研发方面的应用续
微纳米生物技术及其在药物研发方面的应用（续） （7）生物分子马达 (Biomolecular Motors) ：分子马达是一种分子机械，它是分子尺度（纳米尺度）下的一种复合体，能够作为机械零件的最小实体。驱动方式是透过外部的刺激（如化学、电化学、光化学等方法），使分子结构或模型发生较大变化，且这种变化是可以被控制及调整，具有可预期的规则性，进而使整个体系在理论上具有对外机械作功的可能性。由于马达是机器运转的核心，若将生物分子马达利用微机电技术再接上其它东西，可制造出纳米机器人等。生物分子马达的相关研究，目前遭遇到的最大困难在于作用时的稳定性问题，这些生物分子仅能够在狭窄的温度范围与离子强度下运作，在有机溶液或空气中都无法作用。 （8）核酸计算机 (DNA computer)：DNA计算机的应用原理是基于DNA分子中的密码相当于数据的储存，DNA分子间可以在酵素作用下瞬间完成生化反应，从一种基因代码变成另一种基因代码。如果将反应前的基因代码作为输入数据，反应后的基因代码即为运算结果。DNA计算机运算速度极快，几天的运算量就相当于计算机问世以来的总运算量，储存容量也非常大，超过目前所有计算机的储存量，但所耗的能量极低，只有一台普通计算机的十亿分之一。 其中将微纳米技术应用到药物研究中治疗一些疾病是最受人们关注的，在近期的研究中，研究人员利用TD微纳米生物芯片中医消融法，推动了甲状腺结节治疗技术发展。甲状腺结节是甲状腺专科常见的内分泌疾病，在我们日常忙碌的生活中甲状腺结节一般情况下都是因为甲亢治疗不及时所引发的，这种情况下患者很难通过自己观察发现，通过常规体检会检查出甲状腺结节病发，不同程度病
纳米羟基磷灰石综述
纳米羟基磷灰石制备方法及应用 赖荣辉 西南民族大学化学与环境保护工程学院高分子化学与物理 摘要 羟基磷灰石（HA）具有良好的生物相容性和生物活性，被广泛的应用于骨修复和药物载体中。但是其本身容易团聚，而形成较大的晶体，使得其生物学性能下降。合成纳米级的羟基磷灰石，使得羟基磷灰石具有较大的比表面积，而具有较好的生物学性能。本文综述了近年来合成纳米羟基磷灰石的进展和几种主要的合成方法包括：水热法、超声法、溶胶-凝胶法、自燃烧法。并对纳米羟基磷灰石的一些改性方法做了简述。最后还对纳米羟基磷灰石的一些应用做了简述。 关键词：羟基磷灰石;制备方法;生物材料;纳米晶体 0 前言 羟基磷灰石，英文名Hydroxyapatite（HA）,其化学式为Ca10(PO4)6(OH)2作为一种现代的纳米生物材料，是动物和人体骨骼和牙齿的主要无机成分，具有良好的生物相容性。故常用作骨修复材料和药物载体[1] 1 纳米羟基磷灰石的合成方法 一、自燃烧法 自燃烧法是一种利用硝酸盐与羧酸反应，在低温下实现原位氧化、自发燃烧、快速合成产物前驱体粉末的方法[2]。王欣宇等[3, 4]通过自燃烧法投制备纳米羟基磷灰石粉，他们结合络合物机理和氧化还原反应机理，以柠檬酸为络合剂并通过其具有还原性与硝酸盐混合均匀后进行充分络合，在加热条件下就会发生氧化还原反应，在较低的温度下就可以燃烧。其反应方程式如下：
C6H8O7 + Ca2+ = C6H6O7Ca + 2H+（l） 5C6H6O7Ca + l8NO3- + l8H+ = 30CO2 +9N2 + 24H2O + 5CaO （2）9Ca(NO3)2+ 5C6H8O7 = 30CO2 + 9N2 +20H2O + 9CaO （3）王欣宇等最后所得的自燃烧法制备纳米羟基磷灰石的最佳条件为n（H2O）: n （Ca2+）= 30 ~ 35时，可使自燃烧反应进行，反应时间短。对于该反应体系pH的最佳范围为2 ~ 3。最佳的加热温度为80℃，自燃烧产物粉末煅烧的最佳温度为750℃。采用上述最佳工艺条件制备出的HAP 粉末，经超声分散，分散介质为水，然后用粒度分析仪测定粉末的二次平均粒径为494.6±l0.l nm。可见，虽然他们得到了纳米级的羟基磷灰石，但是其平均粒径对于现在的临床研究来说仍然太大了，并且在自燃烧法的反应过程复杂，过程的煅烧温度750℃过高，不利于控制。 二、水热法 水热法是在特定的密闭容器（高压釜）里，用水溶液作反应介质，通过对反应容器加热，创造一个高温、高压的反应环境，使得通常难溶或不溶的物质溶解并且重结晶，从而得到纳米结构的晶体。其优点是可以通过控制水热条件（温度、反应时间、前驱物形式等）面得到不同的粉体晶粒物相和形貌[5]，徐光亮, 聂轶霞[5]等人利用CaCO3和CaHPO4·2H2O按一定的n(Ca)/n(P)混合在高温高压下合成纳米羟基磷灰石，并且通改变反应的条件：前驱物配比、水热反应温度、以用反应时间等来研究羟基磷灰石合成的最佳反应条件。对于水热法，仍存在一些缺点，因为水热反应耍要在一个高温高压的反应条件下进行，过程不易控制。并且，反应时间耍8h以上才能达到最佳反应，反应时间过长。 另，据报道，任强，罗宏杰等[6]人通过低温燃烧／水热法联合法制备了纳米羟基磷灰石。该方法充分发挥了低温燃烧法(LCS)和水热法的优势，具有制备温度低、反应速度快、制备效率高以及粉体的纯度高、粒度小(40 nm～80 nm)且均匀等优点。该次实验主要用Ca(NO)2,(NH4)2HPO4和柠檬酸(C6H8O7H2O)，通过羟基磷灰石中的Ca:P=5:3，并根据燃烧化学基本理论来参加反应。该实验的主要环节是反应温度的确定和硝酸钙与磷酸氢二铵和柠檬酸的比例，其最佳比例为Ca(NO3)2·4H2O:(NH4)2HPO4:C6H8O7·H2O=5:3:2.2。实验的具体过程是：
纳米技术在医学上的应用
纳米技术在医学上的应用 随着科学技术的进步和发展，纳米材料学和生物医学的结合越来越紧密，纳米材料在生物医学领域的应用已取得了很大进展，并展现出良好的发展势头和巨大的发展潜力。纳米技术的兴起，对生物医学领域的变革产生了深远的影响。纳米材料具有许多传统材料所不具备的独特的理化性质，因此在生物医学、传感器等重要技术领域有着广泛的应用前景。纳米材料在生物医药领域的应用主要有纳米药物、抗菌材料、生物传感器等。 纳米药物 纳米药物与传统的分子药物的根本区别在于它是颗粒药物，而广义的纳米药物可分为两类：一类是纳米药物载体，即指溶解或分散有分子药物的各种纳米颗粒，如纳米球、纳米囊、纳米脂质体等；第二类是纳米药物，即指直接将原料药物加工成的纳米颗粒，或利用崭新的纳米结构或纳米特性，发现基于新型纳米颗粒的高效低毒的治疗或诊断药物。前者是对传统药物的改良，而后者强调的是把纳米材料本身作为药物。是否能实现细胞和亚细胞层次上药物的靶向传递和智能控制释放，是降低药物毒副作用、提高治疗效果的共性问题。纳米粒子介导的药物输送是纳米医学领域的一个关键技术，在药物输送方面具有许多优越性。目前，用作药物载体的材料是否能实现细胞和亚细胞层次上药物的靶向传递和智能控制释放，是降低药物毒副作用、提高治疗效果的共性问题。纳米粒子介导的药物输送是纳米医学领域的一个关键技术，在药物输送方面具有许多优越性。目前，用作药物载体的材料 抗菌材料 抗菌材料是指具有抗菌或杀菌功能的材料，其主要机理为：干扰细胞壁的合成、损伤细胞膜、抑制蛋白质的合成和干扰核酸的合成等4点。目前，抗菌材料使用的方法主要是通过添加抗菌剂或化学改性的方法使材料具有抗菌的效果。 通过表面化学改性方法将抗菌剂接枝到电纺纳米纤维表面，控制接枝反应在纳米纤维的表面进行，不影响纤维膜的本体力学性能。此外，纳米纤维巨大的比表面被具有高密度抗菌基团的聚合物链覆盖，并稳定、牢固地以共价键结合，这不仅大大提高了抗菌效率，小剂量即可产生强的抗菌作用，而且还具有长效及重复使用的优势，可以有效避免抗菌剂污染等问题。 生物传感器 生物传感器是信息科学、生物技术和生物控制论等多学科交叉融合而形成的新兴高科技领域。随着微电子机械系统技术、纳米技术不断整合入传感器技术领域，生物传感器越来越趋向于微型化。在纳米技术中，纳米器件的研究水平和应用程度标志着一个国家纳米科技的总体水平，而纳米传感器又是纳米器件研究中的一个最重要的方向。 由中国科学院理化技术研究所唐芳琼研究员带领的纳米材料可控制备与应用研究组，在纳米增强的酶生物传感器研究方面取得了重要进展。此研究成果是采用四氧化三铁纳米颗粒构建高灵敏度葡萄糖生物传感器。研究表明，该生物传感器具有良好的抗干扰性，在实际血清的检测中表现出很好的检测效果，与现有临床方法检测结果相比，标准偏差均在3％以内，具有很强的实用性。 纳米技术医学应用的展望 虽然纳米医学刚刚问世，但其发展的巨大潜力已经展示在我们面前。21世纪
纳米生物技术在医学中的应用
纳米生物技术在医学中的应用 作者：天天论文网日期：2015-12-30 10:09:07 点击：1 摘要：近年来纳米材料和纳米生物技术在临床治疗及临床诊断方面的应用越来越广泛，纳米药物、纳米医用材料、纳米芯片技术、体外诊断试剂逐渐开发并取得了重要进展。主要从纳米医疗和纳米诊断这两方面对纳米材料和纳米生物技术的现状及其发展前景进行了阐述。 关键词：纳米生物技术；纳米医疗；纳米药物；纳米诊断 纳米技术是20 世纪80 年代发展起来的一门覆盖面极广、多学科交叉的高新技术。当物质到达纳米尺寸后，其性能就会发生突变，出现特殊性能，如小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应等。近些年，与生物相关的纳米生物技术发展极为迅速，成为国际生物技术领域的前沿和热点，在医药卫生领域有着广泛的应用和明确的产业化前景，特别是纳米药物载体，纳米医用材料、纳米生物传感器和成像技术以及微型智能化医疗器械等［1］，将导致诊断和治疗手段的新发展［2］。本文对纳米医疗技术及纳米诊断技术两方面的最新进展进行了总结，对纳米生物技术未来的发展前景做出了展望。 1 纳米医疗纳米技术的研究重点之一就是开发安全有效的药物/ 基因传递载体，研究合理的输送和靶向给药［2］。 目前国际上纳米生物技术在临床上的研究范围涉及纳米药物包括纳米给药系统［3］、纳米生物材料［4］、纳米生物相容性器官等领域。 1.1 纳米药物纳米药物通常是指以合成/ 天然材料为载体，将药物通过各种物理或者化学方法引入的体系，也可以是直接将原料药物加工制成的纳米药物晶体。前者又称为纳米给药体系，是本文关注的重点。根据结构和组成不同，纳米药物可以分为纳米粒、纳米球、纳米囊、纳米脂质体和聚合物胶束等。不同于大部分常规药物，纳米药物的生物活性与载体的化学结构和物理性能密切相关。一方面，可以通过研发各种化学和工艺方法提高载体的性能以提高纳米药物的疗效；另一方面，利用这一特性，结合纳米尺寸固有表面效应和小尺寸效应，赋予纳米药物许多常规药物不具备的优点。 （1）增加药物的稳定性，提高生物利用度。纳米药物可以解决口服易水解药物的给药途径，使原本只能注射的药物可以直接口服而不破坏疗效，提高了药物的生物利用率［5］。蛋白质、多肽及疫苗这类大分子药物，口服后易被胃酸破坏，且在肠道中很容易发生蛋白水解，故难以透过肠壁被机体吸收，现在多采用注射给药，但这常常使病人产生不适，且费用高昂。张磊等［6］采用逆向蒸发- 超声法制备了胰岛素纳米脂质体，将胰岛素以脂质体作载体给药促进胰岛素小肠吸收，对胰岛素活性有一定的保护作用。 （2）可以实现靶向和定位释药，减少药物的毒副作用。纳米药物在癌症的治疗中具有巨大的应用前景。正常组织中的微血管内皮间隙致密、结构完整，纳米药物不易透过血管壁，而实体瘤组织中血管丰富、血管壁间隙较宽、结构完整性差，淋巴回流缺失，造成纳米药物滞留在肿瘤内。这种现象被称作实体瘤组织的高通透性和滞留效应，简称EPR 效应。 EPR 效应促进了纳米药物对肿瘤组织的被动靶向性，从而增加药效并减少系统副作用。迄今为止，大部分用于临床研究并且取得明显效果的纳米药物是基于EPR 效应。 纳米药物的最终目的是实现主动靶向治疗（生物导弹）。现在研究的热点是利用抗体- 抗原和配体 - 受体结合的特异性来修饰纳米药物。阿霉素作为一种常用抗肿瘤药物因其较大的心脏毒性和骨髓抑制作用而使其应用受到限制。为减轻这种毒副作用，Suzuki［7］等用抗转铁蛋白受体（TER）单抗与脂质体偶联，制备出可靶向富含TER 细胞的免疫脂质体包裹阿霉素。结果表明，这种脂质体能促进阿霉素进入人白血病K562 细胞内，大大提高阿霉素对K562 细胞的作用。 （3）控制释放给药，延长药物在体内的循环时间。控制释放给药系统（CRDDS）是指通过物理、化学等方法改变制剂结构，使药物在预定时间内主动按某一速度从制剂中恒速释放于作用器官或特定靶组织，并使药物浓度较长时间维持在有效浓度内的一类制剂。药物控释可以延长药物在体内的半衰期，解决因药物半衰期短而需每天重复多次给药的麻烦；纳米药物要实现延长体内的循环时间，可通过表面修饰来改变微粒的表面性质，以达到长循环的效果：一般而言，增大纳米粒的表面亲水性、采用非离子表面活性剂、
羟基磷灰石
由羟基磷灰石、氟磷灰石、磷酸三钙和碳酸磷灰石等磷酸钙盐或其复合物构成的生物陶瓷。Ca/P原子比和材料结构决定其表面是否具有生物活性或生物可吸收性。 羟基磷灰石和磷酸三钙等磷酸钙类生物材料与脊椎动物骨和齿的主要无机成分十分相近，具有良好的生物相容性，植入骨组织后能在界面上与骨形成很强的化学键合，各国学者均给予广泛关注，是临床医生喜用的医用材料。目前，医用的磷酸钙粉末是用分析纯化学原料人工合成的，其主要制备方法有在高温下反应的干式方法与在溶液中进行沉淀反应的湿式方法。传统的磷酸钙粉末制备方法均很难得到力学性能好的磷酸钙陶瓷，这就限制了磷酸钙陶瓷材料作为承重骨的应用。因而有必要寻求一些合成及改性的新方法。冲击波技术作为材料制备、活化、改性等的研究手段，正日益受到人们的重视，它具有能产生高压、高温及作用时间短等特点，在材料研究中占有独特的地位。凝聚态物质经冲击波作用后，位错密度大大增加，表面能明显提高，化学活性增加，可显著改善粉体的烧结性能及反应活性。在冲击波作用下固体粉末混合物间相互碰撞、挤压、摩擦和穿透，能使晶粒粒度减小，分布均匀，达到细化与均化的目的。同时，在冲击波的作用下，固体颗粒发生高速运动，使其扩散速度是一般条件下固相反应中扩散速度的几倍，大大提高了反应速度，是一种合成超细粉末材料的新方法。因此，本研究提出了用冲击波技术合成磷酸钙
陶瓷粉末及对磷酸钙粉末活化改性这一新的研究课题，以制备力学性能优良的磷酸钙人工骨材料。经查新表明在国内外的相关文献中关于这一领域的研究还未见报道，本研究将填补这方面的空白，具有较大的科学价值和实际意义。本研究用冲击波方法处理CaCO3与CaHPO4·2H2O的混合物制备出了羟基磷灰石粉末。冲击波实验装置采用接触爆轰柱面装置，使用硝基甲烷液体炸药时，其炸药厚度应在20mm厚左右，既能顺利引爆又能保证样品的完整回收，所产生的初始入射压力约为16GPa，这种装置比现有用冲击波技术制备磷酸钙块状材料专利所用装置更简单、处理样品的量更多。与传统固相反应法相比较，冲击波合成的HA粉末有与之相似的晶体结构和组成，而且其粒度更细，分布更均匀，内部存在着大量的晶格畸变，有更高的活性。X射线衍射数据分析表明，用冲击波方法合成的HA粉末，其布拉格角队宽化度刀及晶面间距d三个参数均与动物骨的参数更为接近，作为骨修复和替换材料应用更为有利。用冲击波方法合成的HA粉末为含cO32一离子的碳酸盐轻基磷灰石，其钙磷含量的比值为1.65，与人骨的结构、组成相似，植入人体后更有利于促进骨的生长和骨性结合。作者认为冲击波合成方法是制备HA 粉末的一种有效的新方法。所制备的HA粉末与焙烧方法获得的HA粉末相比，在粒度分布、表面活性以及结构参数等方面具有更有利的优势。但是，冲击波方法合成HA粉末的具体反应机理、合适的反应条件以及反应条件与HA粉末的性能间的关系还可以
纳米羟基磷灰石
纳米材料学作业 2005202027 张峰 一．外文综述 1．纳米羟基磷灰石与胶原和聚乙烯醇的复合生物材料[1] 材料的制备 1．合成纳米羟基磷灰石 根据羟基磷灰石中Ca/P摩尔比nCa/Np=1.67，配制Ca(NO3)2·4H2O(80 ml, 0.1 M)溶液和Na3PO4 (48 ml, 0.1 M)溶液，室温下共滴定，不断搅拌混合液。用Na(OH)2调节PH，使PH保持在10。反应得到悬浊液用布氏漏斗过滤后，去离子水清洗，沉淀物80℃隔夜干燥。 2．合成纳米羟基磷灰石/PVA复合物 90℃下配制不同浓度的PVA/去离子水混合液，90℃保持30min。在搅拌的条件下加入1中制备的羟基磷灰石粉体，持续搅拌30min，制得的HAp/PVA凝胶体。用冷冻分相干燥法对该胶体脱水干燥（将胶体降温至-20℃后在升温至20℃，如此反复进行1～4个周期）。 3．合成羟基磷灰石/胶原复合物（HAp/Col） 先在室温下配制30ml、浓度为0.6 mg/ml胶原/水的混合液，持续搅拌2h。之后加入80 ml 0.1M 的Ca(NO3)2·4H2O溶液，再缓慢滴加Na3PO4 (48 ml, 0.1 M)溶液，用Na(OH)2调节PH至10，制得呈凝胶状的HAp/Col复合物。将该凝胶用布氏漏斗过滤，去离子水清洗，室温干燥。4．合成羟基磷灰石/胶原/PVA复合物（HAp/Col/PVA） 室温、搅拌的条件下配制15ml浓度为0.3mg/ml的一型胶原/水混合物，持续搅拌1h后把该混合液倒入等体积的PVA/水的混合液中。将得到的混合物室温搅拌30min，再加入40ml0.1M 的Ca(NO3)2（PH调为10），搅拌，70℃保持24h。之后加入24ml0.1M Na3PO4（PH调为10）。如此，在胶原/PVA上原位合成HAp。然后将反应混合物过滤、冲洗、干燥、检测。 结果与讨论 1．不论是单独合成还是在胶原或PVA或是胶原/PVA纤维上原位合成，所制得的羟基磷灰石都为纳米微粒，其宽为10～30nm，长为40～50nm。 2．羟基磷灰石通过氢键或[OH-]-Ca2+-[-OH]和PVA和胶原结合形成有机－无机杂化体，此外胶原上的羧基也是和羟基磷灰石上的钙离子结合的位点。由于氢键的形成，随着有机相的增加，在有机相原位合成的羟基磷灰石的粒径和结晶度减小。 3．在PVA有机相中引入羟基磷灰石无机相后，复合材料的线性粘弹性大大提高，经低温处理后塑性大幅度增加。 4．复合材料由于胶原的加入、并经脱水处理后强度得到提高，且形成孔径在50～500nm范围内的贯通孔多孔材料。 2．用多糖基羟基磷灰石制备可生物吸收的骨水泥[2] 材料的制备 1．合成纳米羟基磷灰石 用CaCl2和(NH4)2HPO4共沉淀法制备羟基磷灰石纳米晶体。将0.3M(NH4)2HPO4 水溶液缓慢逐滴滴加到0.5M的CaCl2水溶液中。搅拌速度调整为1000rpm，反应温度保持在60℃，用注射器滴加NH4OH的方法调节混合液的PH值，最小为10。反应所得沉淀在相同的搅拌速度下陈化24h，然后过滤，蒸馏水洗4～5次，微波照射15min。微波照射后将最终的沉淀物10,000rpm转速下离心分离10min，去离子水反复冲洗，之后60℃真空干燥。 2．制备复合骨水泥 将适量壳聚糖分散在含2％乙酸的蒸馏水中。37℃，1000rpm搅拌的条件下，将1中反应
纳米技术在医学领域的应用和重要影响
纳米技术在医学领域的应用 和重要影响 -标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
纳米技术在医学领域的应用和重要影响 摘要：纳米技术与生物医学的结合, 为医学界提供了全新的思路和便利, 纳米材料在医学领域的应用取得了显著效果。随着纳米材料在生物医学领域更广泛的应用, 临床医疗将变得节奏更快、效率更高, 诊断、检查更准确, 治疗更有效, 人们的生命安全将得到更大的保障。 关键词：纳米材料，纳米技术，生物医学，应用，重要影响 “纳米（nm）”是一种度量长度的单位，一个纳米是百万分之一毫米，也就是十亿分之一米，大约相当于45个原子串起来的长度。根据2011年10月18日欧盟委员会通过的纳米材料的定义，纳米材料是一种由基本颗粒组成的粉状或团块状天然或人工材料，这一基本颗粒的一个或多个三维尺寸在1nm-100nm之间，并且这一基本颗粒的总数量在整个材料的所有颗粒总数中占50%以上。简单来说就是，一种由具有尺寸在100nm以下的微小结构的固体颗粒组成的材料。纳米技术是指一种在单个原子与分子层次上对物质的数量、种类和结构形态等进行精确的识别、观测和控制的技术，并在纳米尺度（1—100nm）内研究物质的特性和相互作用来达到创制新物质的高新技术。这项技术是在20世纪80年代末、90年代初才逐步发展起来的前沿、交叉性新兴学科，它具有创造新生产工艺、新物质和新产品的巨大潜能和前景，它将在21世纪掀起一场新的产业革命。 科技快速发展的今天, 科学技术的各个领域相互融合、渗透,其中纳米科技的发展促进了高新技术一体化的进程, 引起了科技界的高度重视。我国著名科学家钱学森曾经预言“纳米左右和纳米以下的结构将是下一阶段科技发展的重点,会是一次技术革命, 从而将是21世纪的又一次产业革命”。纳米技术的发展正越来越成为世界各国科技界所关注的焦点,谁能在这一领域取得领先,谁就能占据21世纪科学的制高点。 美国纳米技术的应用研究在半导体芯片、癌症诊断、光学新材料和生物分子追踪等领域迅猛发展。随着纳米技术在癌症诊断和生物分子追踪的应用，医学纳米技术已经被列为美国优先科研计划。在纳米医学方面，纳米传感器可在实验室条件下对前列腺癌、直肠癌等多种癌症进行早期诊断，2004年，美国国立卫生研究院所专门出台了一项《癌症纳米技术计划》，目的是将纳米技术、
羟基磷灰石在生物医用材料中的研究进展
《生物医用材料》期末论文 学院：材料与化工学院 专业：材料科学与工程 学生姓名： 学号： 任课教师：唐敏 2010年6月20日
羟基磷灰石在生物医用材料中的研究进展 材料与化工学院07材料科学与工程卢仁喜 摘要:羟基磷灰右是一种优质的医用生物材料，在生物医用材料和医学研究领域有着广泛的应用和研究。本文在综合了一些文献的基础上，对羟基磷灰石在生物医用材料的研究上做了总结和概括，并且提出了一些自己的看法。 关键字：羟基磷灰石生物医用材料进展 1.引言 生物材料(biomaterials)是对生物体进行治疗和置换损坏的组织、器官或增进其功能的材料。随着材料科学、生命科学与生物技术的发展，越来越多的生物材料得到广泛应用，人们开始在分子水平上去认识材料和机体问的相互作用，力求使无生命的材料通过参与生命组织的活动，成为有生命组织的一部分。其中金属材料、生物陶瓷材料、高分子材料、聚合物及其复合材料是应用最广泛的生物材料。近年来，常用的骨骼替代品是金属、塑料以及陶瓷等，其中以钛和钛合金为主。但是由于它们的惰性，它们不能很好的与生物体本身产生相容性，作为硬组织植入材料，它们与骨之间只是一种机械嵌连的骨整合，而非化学骨性结合，致使植入后与骨组织之间结合较差，常引起植入失效。同时金属的耐磨性和耐腐蚀性较差，腐蚀产牛的离子会对人体组织产生不良影响。羟基磷灰石(Hydroxyapatite，HA)生物陶瓷材料具有优良的生物活性和生物相容性，被认为是一种最具潜力的人体硬组织替换材料。但是HA的力学性能较差，抗弯强度和断裂韧性指标均低于人体致密骨，限制了它们单独在人体负重部位的使用。但是由于它本身的特点，以及自然界再也找不出与它具有类似生物相容性的陶瓷材料，同时他又可以同多种材料进行复合来改变它在某一方面的劣势。所以，近年来羟基磷灰石及其复合物的研究受到广泛关注。 2.羟基磷灰石及特点 羟基磷灰石(Hydroxyapatite，HA)是一种微溶于水的弱碱性磷酸钙盐，它是脊椎动物骨和齿的主要无机成分，在人骨中约占72％，齿骨中则高达97％，其生物相容性及活性良好，对人体无毒副作用，可增强骨愈合作用，能与自然骨产生化学结合，被认为是最有前途的人工齿及人工骨的替代材料。目前有关羟基磷灰石的研究已经取得了很大的进展，人工合成HA的方法主要有沉淀法、水热反应法和溶胶一凝胶法。然而，羟基磷灰石的烧结性能差，力学性能特别是冲击韧性不足以作为骨替代的理想材料，因此必须通过与其它材料复合来提高有关性能，使之得以在临床上推广应用。所以，基于羟基磷灰石在力学上的性质，它在生