低温制备片状磷灰石生物陶瓷.pdf

维普资讯 第 37卷 增刊 1 稀有金属材料与工程 Vo1．37，Supp1．1 2008年 1月 RAREMETALMATERIALSANDENGINEERING January 2008 低温制备片状磷灰石生物陶瓷 郭亚平，周 玉，李保强，贾德 昌 (哈尔滨工业大学材料学院特种陶瓷研究所 ，黑龙江 哈尔滨 150001) 摘 要 ：采用磷酸缓冲溶液浸泡法在 37℃制备 了碳酸根型磷灰石 ，借助 XRD，FTIR，SEM，DSC-TG等分析手段研究了 磷灰石 的形貌 、结构、热稳定性以及形成机理 。结果表 明，碳酸钙浸泡到磷酸缓冲溶液后 ，碳酸钙表面部分溶解 ，然 后沉积上一层具有低结晶度 的片状磷灰石：磷灰石 的转化率 ，随磷酸缓冲溶液浸泡时间的延长而提高，但转化速率随 之下降；磷灰石降低 了残 留碳酸钙的热稳定性，DSC的吸热峰从 810℃迁移到 755℃。预计制备的磷灰石可应用于骨 支架材料或填充材料 。 关键词 ：磷灰石；碳酸钙 ：生物陶瓷；溶解．沉积机理 中图法分类号：TG174．1 文献标识码：A 文章编号：1002·185X(2008)S1-187-04 1 引 言 2 实验方法 羟基磷灰石的化学组成与人体中骨、牙齿等硬组织 用 Nali2PO4和 Na2HPO4配置 pH=7．4的磷酸缓冲 中的矿物相类似，具有优 良的生物相容性、生物活性和 溶液，磷酸根离子 (H2PO4。+HPO42)的总浓度为 0．2 骨诱导性，是国际公认的骨修复材料和支架材料 1【】。制 mol／L。将 1．5g碳酸钙粉末浸泡在 50mL的磷酸缓冲 备羟基磷灰石的方法主要包括共沉淀法[2】、溶胶一凝胶 溶液中，然后在 37℃的恒温箱中分别静置 1～12d。 法[3】、水热法[钔、水热 电化学法[、仿生矿化[等 。用 为保持溶液 的pH 值不变，静置过程需不断更换磷酸 上述方法合成 的羟基磷灰石的结晶度普遍较高，植入 缓冲溶液。实验结束后，样品用去离子水洗涤数遍， 体内后降解速度低于新骨的形成速度 ，不适合临床应 在 60 ℃的烘箱 中干燥 48h。 用 【。用碳酸根离子取代羟基磷灰石 中的部分羟基或 采用德 国Braker公司VECTOR22型傅立叶红外 磷酸根离子，能够显著降低磷灰石的结晶度，植入体 光谱仪 (FTIR)，KBr压片法测定样品的红外光谱图； 内后可以适 当提高其降解速度。 采用 日本理学株式会社 D／MAX—RB型 x射线衍射仪 最近 的研究表 明贝壳、珊瑚等天然材料，或者 (XRD)分析样 品的物相 ；采用 日本 Hitachi的S-4800 碳酸钙晶体经缓冲溶液处理可 以直接转化成磷酸钙 冷场发射 电子显微镜 (SEM)观察碳酸钙和磷灰石的 盐[8~1o】。控制磷酸缓冲溶液的 pH值可以分别得到羟 表面形貌；采用德国NETZSCH的热分析仪(TG—DSC) 基磷灰石 (Hap，Cas(PO4)3OH)、磷酸八钙 (ocP,Ca8 研究了样 品的热稳定性，并且依据热重 曲线计算碳酸 (HPO4)2(PO4)45H20)、磷酸氢钙 (DCPD，CaHPO42‘H20) 钙转化成磷灰石的转化率 。存在磷灰石和碳酸钙两相 等物相。除了pH值外，浸泡温度和磷酸缓冲溶液的 时，磷灰石 的含量如式 (1)所示： 浓度对能否生成磷灰石 的影响也很大 。在 60℃或 90 HAP=1一 。一