浙江大学：《生物与医用材料》课程教学课件（讲稿）第一部分 生物组织与材料仿生 第三章 羟基磷灰石晶体，人骨和人牙组织（生物硬组织）§3.1 羟基磷灰石晶体 §3.2 人体组织中HA的特征 §3.3 骨组织

第三章羟基磷灰石晶体，人骨和人牙组织（生物硬组织）生物软组织特点：只能承受拉应力，不能承受压应力水母水草

生物软组织特点： 只能承受拉应力，不能承受压应力 第三章 羟基磷灰石晶体，人骨和人牙组织 （生物硬组织) 水母 水草

生物硬组织可以承受压应力

生物硬组织可以承受压应力

生物界如何制造硬组织？方法：在软组织中复合进矿物相或其它物质纤维素：氧化硅、树脂甲壳素：磷酸钙、碳酸钙、氧化硅、四氧化三铁胶原蛋白：羟基磷灰石、碳酸钙

生物界如何制造硬组织？ 方法： 在软组织中复合进矿物相或其它物质 纤维素：氧化硅、树脂 甲壳素：磷酸钙、碳酸钙、氧化硅、四氧化三铁 胶原蛋白：羟基磷灰石、碳酸钙

S3.1羟基磷灰石晶体?、晶体结构?O六方晶系0.9442 nma0.6880nmc分子式为Ca1o(PO4)6(OH)2208羟基磷灰石晶胞中各原子位置的示意图

一、晶体结构 六方晶系 a 0.9442 nm c 0.6880 nm 分子式为 Ca10(PO4)6(OH)2 羟基磷灰石晶胞中各原子位置的示意图 §3.1 羟基磷灰石晶体

在自然界中，羟基磷灰石矿极其罕见。这是在玻利维亚发现的天然Carbonate-richHydroxylapatite晶体，呈六方柱状形状，尺寸为1.3x0.5x0.4cm

在自然界中，羟基磷灰石矿极其罕见。这是在玻利维亚发现的天然 Carbonate-rich Hydroxylapatite 晶体，呈六方柱状形状，尺寸为1.3 x 0.5 x 0.4 cm

a（100）（002）200nm在中性和碱性溶液中析出的羟基磷灰石晶体通常也是六方柱状。六方形横截面为（0002）晶面，六个棱柱面为（1100）

在中性和碱性溶液中析出的羟基磷灰石晶体通常也是六方柱状。六方形横截 面为（0002）晶面，六个棱柱面为（1100）

羟基磷灰石是人和许多高等动物骨组织的组成部分。1970年代中期，国际上三个研究小组，美国的Jarcho.欧洲的DeGroot和Denissen，以及日本的Aoki，独立成功合成了羟基磷灰石，并商品化，将其用于骨的修补和替换。此后，对羟基磷灰石的研究不断的深入和扩展，现在已商品化或在实验室研究的羟基磷灰石产品种类繁多，如止常晶体块状、多孔状、空心球和涂层，以及纳米晶体的涂层、羟基磷灰石-胶原仿生材料、多孔材料等，应用的领域包括骨科修补、替代，药物携载、组织工程多孔支架等等

羟基磷灰石是人和许多高等动物骨组织的组成部分。1970年代中期， 国际上三个研究小组，美国的Jarcho, 欧洲的DeGroot和Denissen，以及日 本的Aoki，独立成功合成了羟基磷灰石，并商品化，将其用于骨的修补和 替换。此后，对羟基磷灰石的研究不断的深入和扩展，现在已商品化或在 实验室研究的羟基磷灰石产品种类繁多，如正常晶体块状、多孔状、空心 球和涂层，以及纳米晶体的涂层、羟基磷灰石-胶原仿生材料、多孔材料 等，应用的领域包括骨科修补、替代，药物携载、组织工程多孔支架等等

二、 性能力学性能参数合成HA117弹性模量(GPa)（超声波干涉技术测量）100抗弯强度(MPa)

二、 性能 参数 合成HA 弹性模量(GPa) 117 （超声波干涉技术测量） 抗弯强度(MPa) 100 力学性能

化学性能CaHPO2H,0-3CaHPOlK=2.5910~7K=1.2710-748PK=1.3810-295(OHPO10~55K=3.710-58=3.74.318567834几种磷酸盐的在生理液中的溶解度，羟基磷灰石溶解度最小

几种磷酸盐的在生理液中的溶解度，羟基磷灰石溶解度最小 化学性能

三、HA晶体的人工合成方法1.析出法：最早以Ca(OH),和H,PO为原料，用滴入法生产HA，反应如下：10Ca(OH)2 + 3H,PO4----- Ca1o(PO4)6(OH)2后来为了提高产量，以Ca(NO,),和(NH4),HPO4为原料,反应如下10Ca(NO3)2 + 6(NH4),HPO4 + 2NH4OH-----Ca10(PO4)6(OH)2但是硝酸钙的缺点是NO,离子要进入HA的晶格，因此后来进一步改进为用醋酸钙为原料Ca(CH,COO)2。与氯离子和硝酸根离子不同，醋酸根离子不会进入HA的晶格，并且当需要在HA中引入其它阳离子时(SrMg,Mn)，可以容易地加入到反应溶液中去

三、HA晶体的人工合成方法 1. 析出法： 最早以Ca(OH)2和H3PO4为原料，用滴入法生产HA, 反应如下： 10Ca(OH)2 + 3H3PO4- Ca10(PO4)6(OH)2 后来为了提高产量，以Ca(NO3)2和(NH4)2HPO4为原料,反应如下: 10Ca(NO3)2 + 6(NH4)2HPO4 + 2NH4OH-Ca10(PO4)6(OH)2 但是硝酸钙的缺点是NO3离子要进入HA的晶格，因此后来进一步改进 为用醋酸钙为原料Ca(CH3COO)2。与氯离子和硝酸根离子不同，醋酸 根离子不会进入HA的晶格，并且当需要在HA中引入其它阳离子时(Sr, Mg, Mn), 可以容易地加入到反应溶液中去