羥基磷灰石
羥基磷灰石
羥磷灰石（calcium hydroxyapatite,HA）是骨骼（包括牙齒）的主要礦鹽。它在骨骼、牙齒外組織沉積，即為異位鈣化。異位鈣化可發生於機體各個部分，包括局部的和系統的結締組織、關節及關節周圍組織。關節及關節周圍組織鈣化，常不出現症狀，但有時可造成急性關節炎和其他多種慢性關節疾患。此病一般症狀較輕，甚或無任何症狀，但也可以致關節破壞畸形而需關節更換術。HA的關節周圍沉積可發生於任何年齡，但其關節內沉積，多見於老年人。[1]
目錄
基本信息
中文名: 羥基磷灰石、 外文名: Hydroxyapatite；hydroxylapatite、 分子式: Ca10(PO4)6(OH)2、 分子量: 1004。
基本信息
中文名： 羥基磷灰石
英文名： Hydroxyapatite；hydroxylapatite
簡稱：HAP
理化性質：熔點：1650°C，比重：3.16g/cm3，溶解度：0.4ppm，Ca/P：1.67
晶體結構：六方晶系（空間群176號），單斜晶系（空間群14號）
產品規格：粉末、多孔顆粒、塊狀（非標定型）產品
簡介
由於疾病、老齡化、交通事故頻發等因素的影響，骨損傷病例逐年增加，據統計，我國每年有300萬骨科病例，因而骨替代材料的需求不斷增加。近些年，以羥基磷灰石為代表的骨替代材料逐漸成為臨床應用的寵兒。
羥基磷灰石是脊椎動物骨骼和牙齒的主要組成成分，具有良好的生物活性和生物相容性。相對於傳統的金屬（不鏽鋼、鈦合金）和陶瓷（氧化鋁、氮化硅）類骨替代材料，羥基磷灰石不僅抗腐蝕性強、骨誘導生成性強，而且它在體內的降解也消除了前者的安全隱患。目前關於羥基磷灰石在骨替代材料中的研究主要集中在兩方面，羥基磷灰石塗層和人體骨仿生再生材料。 [2]
羥基磷灰石其他信息
羥磷灰石是磷灰石中含氫氧根的純正端元(endmember)，羥磷灰石的晶係為六方晶系，比重為3.08，摩氏硬度為5。純的羥磷灰石粉末是白色，但天然的羥磷灰石會夾雜着棕色、黃色或綠色。也可以用人工的方式合成，應用於骨組織修復。羥基磷灰石還有另外一種晶體結構:單斜晶系。
羥磷灰石是人體骨骼組織的主要無機組成成分。植入體內後，鈣和磷會游離出材料表面被身體組織吸收，並生長出新的組織。有研究證明羥磷灰石的晶粒越細，生物活性越高。牙齒表面的琺瑯質的主要成份亦是羥磷灰石[1]。
羥基磷灰石可由自己製作的方式來取得。製作羥磷灰石粉末的方法很多，比較常見的方法有沉澱法、水解法、水熱法及固相法等。其中水熱法的設備適比較複雜而且昂貴。相較於水熱法，沉澱法則是操作簡單、設備便宜、產能大，目前大多數以此種方法為主。但是沉澱法有一些缺點，像是粉末容易聚集在一起、質量不穩定等等。[3]
生態學數據
對水稍微有危害的不要讓未稀釋或大量的產品接觸地下水、水道或者污水系統，若無政府許可，勿將材料排入周圍環境。
人體應用
羥基磷灰石塗層是指以鈦合金為基底，利用物理化學手段將羥基磷灰石塗覆在其表面製備的硬組織植入材料。該材料植入人體後，鈦合金可以提供足夠的力學強度，表面的羥基磷灰石塗層易於與人體骨結合，在人體骨表面誘導新骨的生成，一般數月即可誘導新骨的生成。中國科學院上海硅酸鹽研究所利用等離子噴塗技術製備的羥基磷灰石塗層，塗層與基底結合強度高，生物活性好，並已應用於人工髖關節等部位，至今製備的羥基磷灰石塗層植入體已有7萬餘付獲得應用，取得了不錯的臨床效果。但羥基磷灰石塗層存在結合力不夠強的缺點，以至於在體內植入後出現塗層脫落的現象，這種問題的解決辦法目前仍在不斷的探索中。
人體骨仿生再生材料是指在體外模擬天然骨的形成環境，通過納米技術獲得與天然骨中尺寸相同的納米羥基磷灰石晶體，並與膠原蛋白複合，在不同尺度上（微觀和宏觀）實現成分、結構和功能逼真與人體天然骨的新型複合材料。從高分辨電子顯微鏡和原子力放大鏡分析，人體骨骼有一套非常精巧的結構：一束束膠原蛋白與一層層納米級羥基磷灰石晶體，極為均勻、有序地「鑲嵌」在一起。這種多層複合的自組裝結構，也讓骨骼兼備硬度和抗彎能力，因而模仿人體骨的這種特殊的結構組成理論上可以達到與人體骨相匹配的生物活性和力學相容性。除此之外，膠原蛋白的存在使得這種仿生的骨替代品易於與自體骨組織的快速粘結。目前關於這一方面的研究仍在進行中，由於外界很難精確模仿體內的成骨環境，人體骨仿生的難度仍然很大。由於骨骼中皮質骨和松質骨所承擔的作用不同，其在結構組成上仍有些許差別，這無疑也增加了骨仿生的工作量和難度。 [4]
功能效果
- *健康亮白
- *去除 牙菌斑
- *改善牙齦問題
- *防止蛀牙
- *清新口氣[5]
羥基磷灰石的主要合成方法
干法
HAP的干法製備是選取精細研磨的前驅體進行混合，然後對混合前驅體進行熱處理的製備方式。干法製備為了保證混合物可以完全反應，要求混合物是完全均勻的。最終生成物的純度取決於準備過程中的精確稱量，務必使混合物可以完全反應掉。因此干法製備對於反應物的純度和劑量都有着很嚴格的要求，這些可變因素可能會限制最終化合物的生成。
Tromel等人通過在1050℃環境中煅燒磷酸鈣和氧化鈣混合物，確定了形成HAP的最佳條件。使用干法製備優點是生成產物的結晶度一般較好，但干法需要相對較高的溫度，這可能會影響生成物的孔隙率。
濕法
濕法製備由於操作簡單而被廣泛使用，其中主要包括化學共沉澱法。乳化法、水解法、溶膠-凝膠法和水熱法等製備方法。濕法製備可以較好控制生成HAP的結構和形態，提高HAP的產率。
濕法製備可以在水或者其他有機溶劑中進行，可以添加各種催化劑並且適用於多種裝置。濕法製備對反應環境要求比較低，適用於室溫常壓環境。濕法的主要缺點生成物有時生成物純度不夠和結晶度較低，生成物可能存在其他磷酸鹽結晶。
（1）共沉澱法
共沉澱法是製備HAP最直接、最經常使用的方法。化學反應過程由反應物中的磷酸根（PO43-）離子和鈣離子（Ca2+）共同反應生成HAP。 根據磷酸根和鈣離子的來源不同，共沉澱法的條件是可變的，但通常反應條件pH值在3-12、溫度為室溫到100℃。共沉澱法可以使用反應模板使生成物滿足特定需求。
（2）水熱法
水熱法合成HAP晶體技術目前已經非常成熟，該反應過程發生在高溫高壓的密閉環境中，以水或有機溶液為反應介質使原本難溶物質溶解並重新結晶。仇滿德等人對不同鈣源在水熱體系下合成HAP晶體做了系統研究，研究發現鈣源對生成的形貌有很大影響，使用碳酸鈣和氫氧化鈣可製得類似於球狀結構的納米HAP而使用氯化鈣和硝酸鈣所製得的HAP為短棒狀。
（3）微乳液法
乳液法製備HAP的優點是可以精確控制晶粒尺寸的形態和分布，較好避免形成顆粒的聚團問題。W.Y.Zhou等人使用納米乳液技術合成碳酸羥基磷灰石納米球可用於生產複合醫用組織支架。
（4）溶膠-凝膠法
溶膠-凝膠法是將無機鹽類或醇鹽在溶液中水解或醇解隨後使溶質聚合膠化生成溶膠，然後將溶膠脫水生成凝膠，最後將凝膠烘乾煅燒。目前溶膠-凝膠法還無法大規模生產，主要缺陷有兩個方面：
①常用醇鹽材料成本較高；②合成過程精細通常耗費較多時間。JingdiChen等人通過簡單的溶膠-凝膠方法製備羥基磷灰石（HAP）、β-磷酸三鈣（β-TCP）和雙相磷酸鈣（BCP）納米晶粉末。[6]
性質與穩定性
如果遵照規格使用和儲存則不會分解，未有已知危險反應，避免氧化物。
應用領域
骨替代材料、整形和整容外科、齒科、層析純化、補鈣劑，廣泛應用於製造認同牙齒或骨骼成份的尖端新素材。另外，由於羥基磷灰石具有骨誘導性，常常應用於骨組織再生工程。
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