锌掺杂羟基磷灰石的热稳定性及药物缓释性能的研究
本文以硝酸钙[Ca(NO3)2]、磷酸二氢铵[(NH4)H2PO4]、六水合硝酸锌[Zn(NO3)2·6H2O]为药剂，聚乙二醇-400作为表面活化剂，通过水热法180℃、24h的保温条件下合成纳米锌羟基磷灰石。通过X射线衍射（XRD)，傅里叶变换红外光谱（FTIR)，透射电子显微镜（TEM）分析锌的掺入对羟基磷灰石形貌、结构、结晶度的影响；通过热稳定性及牛血清白蛋白的吸附与在模拟体液中释放的实验，研究锌掺入对羟基磷灰石性能的影响。结果表明：采用水热法可以制备出高纯度、颗粒尺寸均匀、具有一定形貌的HA和Zn-HA。锌替换部分钙掺入HA结构中，且Zn-HA具有合适的化学计量比。随着锌掺量增加，Zn-HA结晶度降低，颗粒尺寸减小，热稳定性性能降低。锌的掺入提高了HA的药物缓释性能，当Zn的摩尔掺入量为10%时，HA达到最佳的载药能力。
目录
1. 绪论 1
1.1 合成羟基磷灰石概述 1
1.2 纳米羟基磷灰石材料 2
1.2.1 纳米羟基磷灰石材料的制备工艺 2
1.2.2 纳米羟基磷灰石材料的性质 3
1.2.3纳米羟基磷灰石材料存在的问题 3
1.2.4纳米羟基磷灰石材料的发展 4
1.3 复合羟基磷灰石材料 4
1.3.1 复合羟基磷灰石材料的制备 4
1.3.2 复合羟基磷灰石存在的问题 5
1.3.3 复合羟基磷灰石材料发展前景 5
1.4 掺杂羟基磷灰石 5
1.4.1 掺杂羟基磷灰石原理 5
1.4.2 掺杂羟基磷灰石的特点 5
1.4.3 碳羟基磷灰石 6
1.4.4 氟羟基磷灰石 6
1.4.5 硅羟基磷灰石 6
1.4.6锌掺杂羟基磷灰石 6
1.5 实验的意义和目的 7
2. 实验部分 9
2.1 实验药品及仪器 9
2.2 实验方法及步骤 10
2.2.1 ZnHA粉体的水热合
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成 10
2.2.2 ZnHA的热稳定性 10
2.2.3 SBF的制备 11
2.2.4 ZnHA的牛血清白蛋白吸附 11
2.2.5 ZnHABSA的牛血清白蛋白释放 11
3. 结果与讨论 12
3.1 ZnHA粉体的水热合成 12
3.1.1 活化剂对HA水热合成的影响 12
3.1.2 合成时间的选择 14
3.1.3 ZnHA水热合成结果分析 15
3.2 ZnHA粉体的热稳定性 18
3.2.1 ZnHA经700℃，1h处理后分析 18
3.2.2 ZnHA经800℃，1h处理后分析 19
3.2.3 ZnHA经900℃，1h处理后分析 20
3.3 ZnHA牛血清白蛋白的吸附与释放 21
3.3.1 ZnHA牛血清白蛋白的吸附 21
3.3.2 ZnHABSA模拟体液中BSA的释放 25
4. 结论 26
参考文献 27
致 谢 29
1、 绪论
1.1 合成羟基磷灰石概述
羟基磷灰石[Ca10(P04)6(OH)2，hydroxyapatite，HA或HAp]，由羟基和磷灰石两部分组成，是钙磷灰石（Ca5(P04)3(OH)）的自然矿化物。羟基磷灰石是人体牙齿和自然骨等硬组织主要的无机成分。在骨质中，羟基磷灰石含60%左右，而人的牙釉质中含量≥96%。一般羟基磷灰石为长度约20~40nm、厚1.5~3nm的针状结晶，并且在其周围有序的排列着骨胶原纤维。羟基磷灰石具有优异的生物活性和生物相容性，植入人体后，钙与磷游离出材料表面被人体组织吸收、利用，能够生长出新的组织，因此产生骨传导作用，从而得到整个材料与医学界工作人员的高度重视[1]。
目前，羟基磷灰石在硬组织修复、药物载体及抗肿癌的应用中及其广泛，特别是在生物领域的应用最为广泛，其发展前景也非常广阔。
长骨缺损是骨科的一个巨大的挑战，羟磷灰石在硬组织的修复性是人类是第一个注意到的表现，也是实地研究最深的。羟磷灰石作为填充材料提供支持新骨形成，通过修复骨缺损骨传导作用，并在一定程度上也有骨诱导的影响。通过模仿天然硬组织，纳米晶体的合成HA和胶原蛋白组成材料(HA 聚合物复合材料)因为弯曲强度高，脆性小，在生理环境中有一个很好的抗疲劳强度，在骨组织工程中的应用及其广泛。
合成纳米羟磷灰石可以使其独特的表面晶体结构表面选择性吸附的药物,不同的孔隙结构可以有效地控制羟磷灰石载药量和药物释放速率。纳米羟磷灰石药用,克服一般的给药方式只能保持人体的药物浓度保持在相对较短的时间内的问题,而且很好的控制药物在人体内的浓度的波动,对人体没有副作用,因为许多药物的羟磷灰石不发生化学反应,也可以是各种各样的药物缓释载体[2]。
研究人员发现在体外细胞培养实验中羟磷灰石对肿瘤细胞的抑制作用。研究表明,通过在老鼠身上注射羟基磷灰石,肿瘤体积明显减少。尽管羟磷灰石抗肿瘤临床应用尚未成熟,但由于其良好的生物相容性和较低的毒性,在抗肿瘤领域的有很大的广阔前景。
1.2 纳米羟基磷灰石材料
引入纳米技术、材料技术的结合,为HA和生物技术奠定了良好的基础。因为纳米粒子的小尺寸效应、表面效应和量子效应等等,使纳米羟磷灰石比一般的羟基磷灰石具有较强的机械性能、生物活性和溶解度性质等等,1990年代后开始一个新阶段,即纳米羟基磷灰石的快速发展。
1.2.1 纳米羟基磷灰石材料的制备工艺
虽然普通羟基磷灰石接近人类的骨骼和牙齿,但骨组织的空隙率、机械强度和含有微量元素和天然骨组织仍有差异。纳米羟基磷灰石比普通的具有兼容性和生物活性更强,更有利于人体骨组织修复和整合,以提高机械性能的植入组织,等。其次,纳米羟基磷灰石可以对一些癌症细胞的生长有抑制作用。科学工作者增加在生物学特性的兴趣，进一步研究[3]纳米羟基磷灰石。纳米羟基磷灰石粒子制备方法有以下几种。
水热法：水热法在200 ~ 400℃温度和高压条件下在密闭高压反应釜的制备过程完成。在水溶液作为反应介质,产品在合成的过程中直接结晶没有燃烧和磨削过程,以避免出现在煅烧过程中团聚和杂质,但合成粒径较大。
化学沉淀法：沉淀法用原材料的新生态钙和磷酸盐,还可以使用氢氧化钙的反应和磷酸等等，此方法产品粒度分布宽,粉均匀性较差,可能发生团聚现象。用超声波合成或冷冻干燥可以改善缺点。
目录
1. 绪论 1
1.1 合成羟基磷灰石概述 1
1.2 纳米羟基磷灰石材料 2
1.2.1 纳米羟基磷灰石材料的制备工艺 2
1.2.2 纳米羟基磷灰石材料的性质 3
1.2.3纳米羟基磷灰石材料存在的问题 3
1.2.4纳米羟基磷灰石材料的发展 4
1.3 复合羟基磷灰石材料 4
1.3.1 复合羟基磷灰石材料的制备 4
1.3.2 复合羟基磷灰石存在的问题 5
1.3.3 复合羟基磷灰石材料发展前景 5
1.4 掺杂羟基磷灰石 5
1.4.1 掺杂羟基磷灰石原理 5
1.4.2 掺杂羟基磷灰石的特点 5
1.4.3 碳羟基磷灰石 6
1.4.4 氟羟基磷灰石 6
1.4.5 硅羟基磷灰石 6
1.4.6锌掺杂羟基磷灰石 6
1.5 实验的意义和目的 7
2. 实验部分 9
2.1 实验药品及仪器 9
2.2 实验方法及步骤 10
2.2.1 ZnHA粉体的水热合
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: %3^5`1^9`1^6^0`7^2#
成 10
2.2.2 ZnHA的热稳定性 10
2.2.3 SBF的制备 11
2.2.4 ZnHA的牛血清白蛋白吸附 11
2.2.5 ZnHABSA的牛血清白蛋白释放 11
3. 结果与讨论 12
3.1 ZnHA粉体的水热合成 12
3.1.1 活化剂对HA水热合成的影响 12
3.1.2 合成时间的选择 14
3.1.3 ZnHA水热合成结果分析 15
3.2 ZnHA粉体的热稳定性 18
3.2.1 ZnHA经700℃，1h处理后分析 18
3.2.2 ZnHA经800℃，1h处理后分析 19
3.2.3 ZnHA经900℃，1h处理后分析 20
3.3 ZnHA牛血清白蛋白的吸附与释放 21
3.3.1 ZnHA牛血清白蛋白的吸附 21
3.3.2 ZnHABSA模拟体液中BSA的释放 25
4. 结论 26
参考文献 27
致 谢 29
1、 绪论
1.1 合成羟基磷灰石概述
羟基磷灰石[Ca10(P04)6(OH)2，hydroxyapatite，HA或HAp]，由羟基和磷灰石两部分组成，是钙磷灰石（Ca5(P04)3(OH)）的自然矿化物。羟基磷灰石是人体牙齿和自然骨等硬组织主要的无机成分。在骨质中，羟基磷灰石含60%左右，而人的牙釉质中含量≥96%。一般羟基磷灰石为长度约20~40nm、厚1.5~3nm的针状结晶，并且在其周围有序的排列着骨胶原纤维。羟基磷灰石具有优异的生物活性和生物相容性，植入人体后，钙与磷游离出材料表面被人体组织吸收、利用，能够生长出新的组织，因此产生骨传导作用，从而得到整个材料与医学界工作人员的高度重视[1]。
目前，羟基磷灰石在硬组织修复、药物载体及抗肿癌的应用中及其广泛，特别是在生物领域的应用最为广泛，其发展前景也非常广阔。
长骨缺损是骨科的一个巨大的挑战，羟磷灰石在硬组织的修复性是人类是第一个注意到的表现，也是实地研究最深的。羟磷灰石作为填充材料提供支持新骨形成，通过修复骨缺损骨传导作用，并在一定程度上也有骨诱导的影响。通过模仿天然硬组织，纳米晶体的合成HA和胶原蛋白组成材料(HA 聚合物复合材料)因为弯曲强度高，脆性小，在生理环境中有一个很好的抗疲劳强度，在骨组织工程中的应用及其广泛。
合成纳米羟磷灰石可以使其独特的表面晶体结构表面选择性吸附的药物,不同的孔隙结构可以有效地控制羟磷灰石载药量和药物释放速率。纳米羟磷灰石药用,克服一般的给药方式只能保持人体的药物浓度保持在相对较短的时间内的问题,而且很好的控制药物在人体内的浓度的波动,对人体没有副作用,因为许多药物的羟磷灰石不发生化学反应,也可以是各种各样的药物缓释载体[2]。
研究人员发现在体外细胞培养实验中羟磷灰石对肿瘤细胞的抑制作用。研究表明,通过在老鼠身上注射羟基磷灰石,肿瘤体积明显减少。尽管羟磷灰石抗肿瘤临床应用尚未成熟,但由于其良好的生物相容性和较低的毒性,在抗肿瘤领域的有很大的广阔前景。
1.2 纳米羟基磷灰石材料
引入纳米技术、材料技术的结合,为HA和生物技术奠定了良好的基础。因为纳米粒子的小尺寸效应、表面效应和量子效应等等,使纳米羟磷灰石比一般的羟基磷灰石具有较强的机械性能、生物活性和溶解度性质等等,1990年代后开始一个新阶段,即纳米羟基磷灰石的快速发展。
1.2.1 纳米羟基磷灰石材料的制备工艺
虽然普通羟基磷灰石接近人类的骨骼和牙齿,但骨组织的空隙率、机械强度和含有微量元素和天然骨组织仍有差异。纳米羟基磷灰石比普通的具有兼容性和生物活性更强,更有利于人体骨组织修复和整合,以提高机械性能的植入组织,等。其次,纳米羟基磷灰石可以对一些癌症细胞的生长有抑制作用。科学工作者增加在生物学特性的兴趣，进一步研究[3]纳米羟基磷灰石。纳米羟基磷灰石粒子制备方法有以下几种。
水热法：水热法在200 ~ 400℃温度和高压条件下在密闭高压反应釜的制备过程完成。在水溶液作为反应介质,产品在合成的过程中直接结晶没有燃烧和磨削过程,以避免出现在煅烧过程中团聚和杂质,但合成粒径较大。
化学沉淀法：沉淀法用原材料的新生态钙和磷酸盐,还可以使用氢氧化钙的反应和磷酸等等，此方法产品粒度分布宽,粉均匀性较差,可能发生团聚现象。用超声波合成或冷冻干燥可以改善缺点。
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