仿生有序结构羟基磷灰石研究进展

发布时间：2021-06-07 22:26

　　羟基磷灰石（hydroxyapatite,HAP）与人体硬组织主要无机组分具有相同的化学组成,因而被认为具备良好的生物相容性、可降解性和生物活性,并已在生物医学领域得到广泛应用。迄今为止,形态丰富的HAP纳米材料及其合成方法已经被报道出来,但是具有仿生有序结构的HAP材料及其制备方法仍然是相关领域最具挑战性的方向。在包括牙釉质、皮质骨和松质骨在内的硬组织中,纳米尺度的HAP通常会按照人体受力分布情况呈可控有序结构排列。因此,通过仿生天然硬组织微结构实现HAP的可控有序组装,有望进一步提升传统HAP基生物材料的力学和生物学性能。近年来,包括氧化铝模板法、有机溶剂/小分子调控法、磷酸氢钙相转化法、高分子/蛋白分子诱导矿化法、冷冻铸造等在内的HAP有序结构制备方法已经被发展出来,并实现了在纳米、微米等尺度上有序结构的制备。最近,作者课题组报道了HAP纳米线的扩大化溶剂热制备方法,并进一步提出了适用于控制HAP纳米线有序排列的表面小分子介导的液相自组装策略,获得了尺寸和方向均可控的宏观尺度HAP纳米线仿生有序结构。相比于传统无序结构HAP基生物材料,具有仿生有序结构的HAP表现出了良好的力学和... 

【文章来源】：中国材料进展. 2020,39(01)北大核心CSCD

【文章页数】：14 页

【部分图文】：

天然磷灰石(氟磷灰石)矿物晶体的照片(a)[7];HAP的晶体结构示意图(b)[8,9],HAP结构中含有阳离子和阴离子，蓝色、白色、红色和黄色球体分别为Ca,P,O和OH;骨组织结构示意图(c)[12]，说明其是由纳米尺度的HAP和胶原蛋白分子通过生物矿化和有序化组装形成的复合结构

如图2所示，多种多样的HAP纳米材料已经通过湿化学合成手段被制备出来，包括:零维的纳米球/颗粒[21,23]，一维的纳米棒[24]、纳米/微米管[24-26]、纳米带/纤维[27-30]，二维的纳米片[31]，以及由纳米颗粒、纳米片或纳米棒组装的多种三维结构[32-40]。并且这些形貌丰富的HAP材料也已经被广泛应用于蛋白吸附、药物递送、生物成像和硬组织修复等众多生物医学研究或应用领域[41-43]。虽然湿化学反应合成策略在实现HAP基纳米材料的结构控制方面取得了令人瞩目的成就，但是其对特定仿生结构的调控合成仍然存在困难。随着纳米科学与技术的发展和生物医学应用性能要求的不断提高，探索HAP的仿生结构和性能将越来越重要。例如，在骨组织修复基础研究和临床应用领域，对具有天然骨组织中HAP的组成和有序结构的仿生骨修复材料进行研究，具有重要的科学意义和实际应用价值，但是其合成方法仍然是一个巨大的挑战。3 微观仿生有序及复合结构羟基磷灰石

国内外的相关领域学者在探索仿生有序结构HAP的制备方法上做了诸多探索和努力，取得了显著的成就。目前，已经可以在纳米、微米等微观尺度上获得仿生有序结构HAP，向理想的仿生硬组织材料体系的构建更进了一步。但是，在微观尺度上仿生有序结构的研究工作仍然存在不足之处。例如，硬模板法是制备有序结构阵列常用的手段，但是通常存在模板昂贵和难以完全去除等问题，限制了其大范围的推广使用;有机溶剂或生物分子作为软模板调控HAP的合成具有操作简便的特点，但是往往难以获得大面积的有序结构。天然硬组织是由众多微观有序结构组成的连续宏观有序体，因此发展新型HAP材料的有序化制备方法，获得在宏观尺度下可控有序化的HAP材料将十分重要。3.2 仿生有序结构羟基磷灰石复合材料


本文编号：3217427