双相沉积纳米羟基磷灰石的制备文献综述

文献综述（或调研报告）：

羟基磷灰石(hydroxyapatite，HA)是一类磷酸钙基生物陶瓷，其化学组成与人体和动物的骨和齿中主要无机成分相似，具有优秀的生物活性、生物相容性和骨传导性，在生物医用材料领域有大量的应用。羟基磷灰石的分子式为Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂，晶体结构属六方晶系，晶格参数为a=b=0.9421nm、c=0.688nm，Ca/P原子比为1.67。纳米HA比普通HA具有更强的生物活性和相容性，更利于人体骨组织修复、整合，利于改善植入组织的力学性能等^[1,2]。纳米HA对某些癌细胞的生长有抑制作用，对艾滋病病毒也有抑制作用^[3-5]。但是，纯羟基磷灰石的抗菌性能差强度低、韧性及力学性能差等缺陷限制了其广泛应用。

纳米羟基磷灰石可以通过复合和元素掺杂两种方法进行改性处理，提高其抗菌性能。

镁的加入使HA涂层更接近人体骨组织中羟基磷灰石的组成。镁能提高成骨细胞的活性，镁缺乏会减少成骨细胞的数量并增加破骨细胞的数量，影响骨代谢并导致骨质疏松。Coelho C.C.^[6]等用HA和MgO的纳米粉体为原料，通过将HA颗粒和MgO颗粒加入海藻酸钠溶液中，与CaCl₂溶液接触形成球形，再通过900℃烧结得到氧化镁和羟基磷灰石的复合材料，并通过细菌实验证明，与纯HAp材料相比，含有至少3wt% MgO的颗粒能够显著降低金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的细菌生长和生物膜的形成。史月华^[7]等用电化学沉积技术制备Mg-HA涂层。将螺旋型钛种植体作为工作电极（阴极），铂片作为对电极（阳极），在蒸馏水中溶解分析纯Ca(NO₃)₂·4H₂O、NH₄H₂PO₄(3.6times;10^-4mol/L)和MgCl₂·6H₂O配成电解液制备Mg-HA涂层（(Ca Mg)/P摩尔比为1.67）并进行手术实验。研究发现，术后第7～53天，Mg-HA组的骨沉积率(Bone mineral apposition rate，MAR)、骨面积率(bone area ratio，BAR)均大于HA组，但两者间无显著差异。在术后第7天和第28天，两组骨接触率(bone to implant contact，BIC)存在显著差异。因此，在种植术后的早期阶段，相比纯HA涂层，掺镁HA涂层具有更好的骨结合特性。孙俊芬^[8]等采用超声化学法合成掺杂镁纳米羟基磷灰石(Mg-HA)，得到具有良好的生物相容性和吸附性能的掺镁羟基磷灰石。研究表明，镁的掺杂改变了羟基磷灰石纳米粒子的表面吸附性能。

锌是人体必须的微量元素，Zn² 具有抗菌性能，能抑制牙釉质脱矿，具有一定的抗龋作用，可以刺激动物骨的发育和骨矿化，对成骨细胞的增殖有特殊的刺激作用，而对破骨细胞有一定的抑制作用。锌亦能促进成骨细胞骨钙素的产生，促进骨折和骨创伤的愈合，加速病人康复。Zn² （74mu;m）可以掺入HA晶体中，但是含量有限（最大约15-20at.％）。张文云^[9]等在37℃将HA/ZnO与细菌作用24小时后，通过TEM显示细菌结构的完整性遭到破坏，细胞壁的形态不规则伴随着表面凹陷并出现膜壁分离的现象，细胞膜萎缩、破裂、溶解，菌内容物紊乱、泄露，结果表明HA/ZnO复合材料具有优良的抗菌性。陈有应^[10]等运用溶胶-凝胶法，采用Zn(NO₃)₃·6H₂O为先驱体，乙醇为溶剂按照比例配成载锌纳米羟基磷灰石（Zn-HA），分析发现Zn的加入对HA分子的合成影响不大，对其他掺杂元素也没有影响。林英光^[11]等采用溶胶-凝胶-超临界CO₂干燥法，制备了羟基磷灰石（HA）和氧化锌沉积羟基磷灰石（ZnO-HA）纳米微粒，分析发现制备的氧化锌纳米羟基磷灰石尺寸在纳米尺度，颗粒均匀且晶形由短棒状变成针状。抗菌实验证实氧化锌沉积羟基磷灰石对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和乳酸杆菌具有抗菌性能^[12]。

综上所述，纳米羟基磷灰石可以通过复合和元素掺杂两种方法进行改性处理，提高其生物学性能。氧化镁的加入可以改善羟基磷灰石的骨结合特性，ZnO的加入可以增加羟基磷灰石的抗菌性，促进骨生长^[13]。因此本课题将两种材料同时沉积在羟基磷灰石上，以得到同时拥有两种优良特性的羟基磷灰石，并对其进行TEM和XRD进行表征。

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