固体核磁共振研究硅取代的羟基磷灰石的微结构及其高生物活性的机理

羟基磷灰石具有良好的生物活性和生物相容性, 在作为生物医用材料方面有非常广阔的应用前景。羟基磷灰石的组成成分、缺陷、晶体结构、晶粒大小、晶体形貌和表面特性等都对其溶解度和生物活性有十分重要的影响。硅取代的羟基磷灰石的生物活性比纯的羟基磷灰石的生物活性有了显著的提高。高分辨固体核磁共振技术是研究天然骨骼和具有生物活性的磷酸钙生物陶瓷的一种十分有效的方法。本项目拟采用高分辨固体核磁共振、顺磁共振、X射线粉末衍射、扫描和透射电子显微镜、红外和拉曼光谱等方法，研究硅取代的羟基磷灰石的微结构，结合体外生物活性实验，分析其结构-生物活性之间的关系，探讨其高生物活性的机理，为高生物活性的磷酸钙生物陶瓷材料的设计和开发，提供理论依据。

用沉淀法和水热法制备了不同Si含量的硅取代的羟基磷灰石，并用XRF，XRD，FT-IR，Raman，固体NMR，SEM和TEM等方法对其组成，晶相，微结构，形貌和晶界进行了表征。沉淀法是获得单相硅取代的羟基磷灰石的有效合成方法。XRF和XRD的结果证实单相硅取代的羟基磷灰石中能够掺入Si的量是有限的，掺入的最高Si含量为0.9 wt%。固体NMR和其他实验结果直接证明单相硅取代的羟基磷灰石中SiO44−取代羟基磷灰石结构中PO43−，进入HAP晶格，硅不是以其他物相的形式存在。进一步研究了Si含量和合成方法对体外生物活性的影响。体外生物活性随着Si含量的增加而增强。Si的加入引起羟基磷灰石溶解度的增加，是其体外生物活性提高的重要原因。研究了沉淀法制备的不同Si含量的硅取代的羟基磷灰石对甲基橙和刚果红的光催化性能。