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人体骨的主要无机成分是羟基磷灰石(HA),其基本特点是缺钙、尺寸小(纳米级)、结晶度低、含碳酸根离子。人体骨组织愈合时的环境为近中性和弱酸性环境。因此,研究近中性和弱酸性环境下HA纳米粉体的合成,探索与人体骨骼中HA的生长环境相似的合成条件具有重要的意义。本文利用模拟体液(SBF)作溶剂,以CaCl2和K2HPO4·3H2O为原料,在近中性和弱酸性环境下合成了晶须状HA纳米粉体。通过X-射线衍射(XRD)、傅立叶转换红外吸收光谱(FT-IR)、热分析(TG-DTA)、透射电子显微镜(TEM)、高分辨电子显微镜(HRTEM)等检测手段研究了不同的工艺参数对合成HA纳米晶须的影响,初步优化了合成工艺参数;探讨了HA的合成机理,建立了反应动力学模型;确定了HA纳米晶须在模拟体液中的生长方向;并对HA纳米晶须的某些生物学性能进行了研究。 本文以SBF为溶剂,首次在37℃、无需高温烧结、无须调节pH值的条件下,合成了HA纳米晶须。合成过程中pH值的变化范围是8.00~4.94,接近人体骨愈合时的pn值7.2~5.4。合成的HA纳米晶须的三维尺寸均在纳米级,且含有C032-,结晶度低,其组成和结构接近人体骨。为扩展HA的生物应用范围奠定了基础。反应物的浓度、反应时间、反应温度和洗涤方式是影响HA合成的关键因素。 在合成过程中,研究了反应物浓度对HA的相组成的影响。利用XRD和FT-IR分析了不同的反应物浓度条件下合成的HA粉体,证明反应物浓度是合成过程中影响HA相组成的关键因素,必须严格控制。反应物浓度较高时,产物中含有大量CaHPO4·2H2O(DCPD)和CaHPO4(DCPA)杂质。随着反应物浓度的降低,产物中DCPD和DCPA的含量逐渐降低,反应物的浓度降低至15SBF时,反应时间为24小时(h)可以合成纯的HA纳米粉体。粉体的Ca/P=1.65,为缺钙HA,其热处理温度较低。 在反应物浓度一定的条件下,研究了反应时间对合成HA纳米晶须的影响。在37℃和15SBF时,反应时间为0.5h~24h的范围内,利用XRD分析发现,随着反应时间的延长,合成的HA粉体中杂质含量逐渐降低;反应